De aarde heeft een mysterieuze drievoudige symmetrie die het klimaat beïnvloedt

Als je een lijn trekt door Afrika, Europa, Alaska en de beide polen, dan verdeel je de aarde in twee helften die evenveel zonlicht weerkaatsen. Deze nieuw ontdekte symmetrie speelt mogelijk een belangrijke rol in het klimaat van onze planeet.

Als je de aarde in tweeën deelt met een denkbeeldige cirkel die langs de meridianen van 27 graden oosterlengte en 153 graden westerlengte loopt, blijken beide aardhelften evenveel zonlicht te weerkaatsen. Deze opvallende symmetrie kan gevolgen hebben voor geo-engineering-projecten waarbij onderzoekers de aarde willen afkoelen door meer zonlicht terug de ruimte in te kaatsen.

Unieke symmetrie

Eerder ontdekten aardwetenschappers al dat het noordelijk en zuidelijk halfrond vrijwel evenveel zonlicht terugkaatsen. De halfronden hebben een vergelijkbare ‘albedo’: het aandeel van het invallende zonlicht dat een oppervlak terugkaatst. Nu ontdekten klimaatonderzoeker Jianhao Zhang en zijn collega’s van de Amerikaanse National Oceanic and Atmospheric Administration een tweede symmetrie-as die langs de meridianen van 27 graden oosterlengte en 153 graden westerlengte loopt.

LEES OOK

De beste ideeën van de 21e eeuw: klimaatattributie

Het eerste kwart van deze eeuw zit erop. Sinds de eeuwwisseling zijn we dankzij de wetenschap veel te weten gekomen over onsz ...

De aardhelften aan weerszijden van deze symmetrie-as lijken in drie opzichten opvallend veel op elkaar. Ze hebben een vergelijkbare albedo bij een heldere hemel, hun wolken weerkaatsen ongeveer evenveel licht en een vergelijkbaar deel van hun oppervlak bestaat uit ijsvrije oceanen. Zhang en zijn collega’s zagen de symmetrie standhouden in 25 jaar aan satellietwaarnemingen.

In eerste instantie dacht Zhang dat deze waarneming toeval was. ‘Wat mij ervan overtuigde dat deze oost-westsymmetrie meer is dan een toevalligheid, zijn drie kenmerken: ze is uniek, blijft stabiel en maakt deel uit van een zogenoemde drievoudige symmetrie’, zegt hij.

‘Dat er een lijn bestaat die de aarde in twee helften verdeelt die evenveel zonlicht terugkaatsen, zou je misschien kunnen verwachten. Maar veel opvallender is dat er een unieke oost-westverdeling bestaat die door de tijd heen zichtbaar blijft en tegelijkertijd zorgt voor een vergelijkbare verdeling van land en zee, en voor een vergelijkbare hoeveelheid weerkaatst zonlicht bij zowel een heldere hemel als een bewolkte hemel. Dat is extra bijzonder, omdat wolken voortdurend veranderen’, zegt Zhang.

El Niño

Gemiddeld ligt de oost-westsymmetrie gedurende de kwart eeuw aan satellietwaarnemingen rond 27 graden oosterlengte. Per jaar verschuift de exacte positie van de symmetrie-as wel een beetje.

Het onderzoeksteam ontdekte dat deze kleine jaarlijkse verschuivingen sterk samenhangen met de fase van de El Niño–Southern Oscillation (ENSO), een wereldwijd klimaatverschijnsel dat verband houdt met schommelingen in de temperatuur van het zeeoppervlak in de Stille Oceaan. ‘Met andere woorden: deze symmetrie is misschien niet zomaar een geometrisch toeval’, zegt Zhang. ‘Ze kan samenhangen met een van de belangrijkste vormen van klimaatvariatie op aarde.’

Van robuust naar veranderlijk

Klimatoloog Øivind Hodnebrog van het Centrum voor Internationaal Klimaatonderzoek in Noorwegen, die niet betrokken was bij het onderzoek, zegt dat hij in eerste instantie sceptisch was over de ontdekking. ‘Ik was wat terughoudend over een oost-west-symmetrie rond 27 graden oosterlengte. Intuïtief voelt dat veel minder vanzelfsprekend dan een scheidingslijn langs de evenaar, waardoor ik me afvroeg of het misschien toeval was.’

Toch is Hodnebrog er inmiddels van overtuigd dat het gaat om een ‘robuust’ kenmerk en mogelijk ‘een fascinerende eigenschap van onze planeet die nog niet eerder is beschreven.’

Het verband met de ENSO kan belangrijk zijn, zegt Hodnebrog. In tegenstelling tot de noord-zuidsymmetrie, die lijkt af te zwakken door de effecten van klimaatverandering op zee-ijs en wolkenvorming, is de oost-westsymmetrie momenteel nog stabiel. Maar klimaatmodellen voorspellen wel dat deze symmetrie in de toekomst kan verzwakken. ‘Als er in de toekomst asymmetrie ontstaat, kan dat een teken zijn dat de luchtstromingen in de atmosfeer veranderen’, zegt hij.

Klimatoloog Martin Jucker van de Universiteit van New South Wales in Australië acht de kans juist groot dat de oost-westsymmetrie toeval is. ‘Het weer en klimaat op aarde kunnen elkaar over grote afstanden in oost-westrichting beïnvloeden’, zegt Jucker. ‘Dat komt door de draaiing van de aarde. Die zorgt wereldwijd voor patronen van oostelijke en westelijke winden. Ook verplaatsen verstoringen in de atmosfeer zich daardoor bij voorkeur in de oost-westelijke richting’.

Geo-engineering

Volgens Zhang kunnen eventuele mechanismen die de oost-westsymmetrie in stand houden een grote impact hebben op geo-engineering-plannen die zich op het zonlicht richten. Een wereldwijd terugkoppelingsmechanisme in het klimaatsysteem zou pogingen om de hoeveelheid teruggekaatst zonlicht op één halfrond te verhogen kunnen tegenwerken.

‘Voordat we met zekerheid uitspraken kunnen doen over de effecten van geo-engineering, moeten we beter begrijpen hoe wolken, luchtstromingen, neerslag en de weerkaatsing van zonlicht op aarde reageren binnen het klimaatsysteem van onze planeet’, zegt Zhang.