Durch den Klimawandel werden perspektivisch auch die Tage länger: Zu diesem Schluss sind Forscher aus Zürich gekommen. Denn wenn die Eismassen auf der Erde schmelzen, verändere das mit der Zeit auch die Erdrotation.
Dass durch den Klimawandel das Eis in der Antarktis und in Grönland schmilzt, ist nicht neu. Wissenschaftler:innen sprechen in diesem Zusammenhang vor allem vom Anstieg des Meeresspiegels, der Erderwärmung und der Bedrohung für verschiedene Ökosysteme.
Wie ein Forschungsteam der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) nun zeigte, hat das Schmelzen der Polkappen aber noch weitere Folgen: Die Tage auf der Erde würden perspektivisch länger werden.
Klimawandel: Deshalb werden die Tage auf der Erde länger
Ein Team um Mostafa Kiani Shahvandi erklärte in einer Publikation im Fachmagazin PNAS, dass sich die bisher vom Mond beeinflusste Drehgeschwindigkeit der Erde durch das Schmelzen der Eismassen stark verändere. Denn das Wasser fließt in die globalen Ozeane und vor allem auch in den Äquatorbereich.
Anhand von Beobachtungen und Rekonstruktionen der Massenschwankungen an der Erdoberfläche seit 1900 zeigen wir, dass der klimabedingte LOD-Trend im 20. Jahrhundert zwischen 0,3 und 1,0 ms/cy schwankte, sich aber seit 2000 auf 1,33 0,03 ms/Zyklus seit 2000.
„Das heißt, es findet eine Massenverlagerung statt, und diese wirkt sich auf die Erdrotation aus“, so Benedikt Soja, Professor für Weltraumgeodäsie am Departement Bau, Umwelt und Geomatik, in einer offiziellen Pressemitteilung.
Man könne sich das wie eine Eiskunstläuferin bei einer Pirouette vorstellen, die die Arme zuerst am Körper hält und dann ausstreckt, erklärte Soja. Die anfänglich schnelle Drehung werde dadurch langsamer, weil die Massen sich von der Drehachse entfernen und die physikalische Trägheit zunimmt.
In der Physik spricht man vom Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses, dem auch die Erdrotationsbewegung folgt. Dreht sich die Erde langsamer, werden die Tage länger. Der Klimawandel verändert somit auch die Tageslänge auf der Erde – wenn auch nur minimal.
Klimawandel könnte größere Auswirkung auf Erdrotation haben als der Mond
Die Studie der ETH Zürich zeigt, dass sich die Tageslänge von derzeit rund 86.400 Sekunden um einige Millisekunden erhöht. Die Erklärung: Das geschmolzene Eiswasser fließt von den Polen in niedrigere Breiten und verlangsamt dadurch die Rotationsgeschwindigkeit. Eine weitere Ursache sei die Gezeitenreibung, die vom Mond ausgelöst wird.
Ein überraschendes Ergebnis: Wenn die Menschen weiterhin Treibhausgase ausstoßen und sich die Erde dementsprechend erwärmt, hätte das letztendlich einen größeren Einfluss auf die Drehgeschwindigkeit der Erde als die Wirkung des Mondes, der seit Milliarden von Jahren die Zunahme der Tageslänge bestimmt.
Die durch die Eisschmelze bedingten Massenverlagerungen auf der Erdoberfläche und im Erdinnern verändern aber nicht nur die Rotationsgeschwindigkeit und die Tageslänge der Erde. Auch die Rotationsachse könnte sich langfristig verschieben. Die Wissenschaftler:innen rechnen mit etwa zehn Metern pro 100 Jahren. Dabei spielen nicht nur das Abschmelzen der Eisschilde eine Rolle, sondern auch Bewegungen, die im Innern der Erde stattfinden.
Forscher nutzen NASA-Daten und KI
Für ihre Studie nutzten die Forschenden der ETH Zürich Daten der NASA. Um sie auszuwerten, nutzten sie sogenannte physikinformierte neuronale Netze. Dabei handelt es sich um neuartige Methoden der Künstlichen Intelligenz. Die Wissenschaftler:innen trainierten sie mit physikalischen Gesetzen und Prinzipien, um besonders leistungsstarke und zuverlässige Algorithmen zu entwickeln.
Soja und sein Team haben so in der bisher umfassendsten Modellierung aufgezeigt, wie sich die Polbewegung aus den einzelnen Prozessen im Kern, im Mantel und durch das Klima an der Oberfläche ergeben.
Die Ergebnisse der Berechnung könnten künftig auch wichtig für die Raumfahrt werden. „Auch wenn sich die Erdrotation nur langsam ändert, muss man diesen Effekt bei der Navigation im Weltraum berücksichtigen, beispielsweise wenn eine Raumsonde auf einem anderen Planeten landen will“, erklärt Soja. Denn auch eine Abweichung von nur einem Zentimeter auf der Erde könne über die riesigen Distanzen zu einer Abweichung von Hunderten von Metern anwachsen.
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