Der Klimawandel lässt Eis auf der Erde schmelzen, was dafür sorgt, dass der Planet sich langsamer dreht. Mit Auswirkungen für Technologie.

Denken Sie, dass der Mensch eine relativ kleine Rolle dabei spielt, wie sich die Erde im Weltraum bewegt? Es stellt sich heraus, dass wir die Rotation unseres Planeten selbst verändern – und das hat Auswirkungen auf die Länge unserer Tage.

Milliarden von Jahren lang wurden die Bewegungen der Erde - wie sie sich dreht und mit welcher Geschwindigkeit - in erster Linie von Kräften bestimmt, die sich dem Einfluss des Menschen entziehen, wie z. B. die Anziehungskraft des Mondes und Prozesse in Kern und Mantel der Erde. Jetzt beeinflusst das Schmelzen der Eisschilde der Erde, das durch die vom Menschen verursachte Erwärmung beschleunigt wird, diese Bewegungen.

Das Schmelzen der großen Eismassen auf der Erde hat die Tage in den letzten Jahrzehnten etwas länger gemacht und die Rotationsachse der Erde verschoben, wie zwei aktuelle Studien zeigen. Die Verlängerung und Verschiebung mag für den Menschen nicht wahrnehmbar sein, kann aber die Genauigkeit von Navigationssystemen beeinträchtigen oder Berechnungen für Satellitenstarts und -landungen durcheinander bringen. Diese zusätzliche Verlangsamung der Erdrotation wird wahrscheinlich zumindest für die nächsten Jahrzehnte bestehen bleiben, selbst wenn sich die Auswirkungen des Menschen auf das Klima verlangsamen.

„Der Klimawandel lässt so viel Eis schmelzen, dass wir einen enormen Einfluss auf die Art und Weise erkennen können, wie sich der Planet dreht“, sagte Surendra Adhikari, Geophysiker am Jet Propulsion Laboratory der Nasa und Autor der beiden Arbeiten.

Die Tage werden durch den Klimawandel länger

Während die Temperaturen weltweit steigen, haben die Polarregionen der Erde die Hauptlast der seit dem 20. Jahrhundert hinzugekommenen Hitze zu spüren bekommen. Das Abschmelzen der grönländischen und antarktischen Eisschilde ist für fast ein Drittel des globalen Meeresspiegelanstiegs seit Anfang der 1990er Jahre verantwortlich. Doch das Schmelzen wirkt sich nicht nur auf den Meeresspiegel aus.

Wenn das Polareis schmilzt, bewegt sich das Wasser von den Polen in Richtung Äquator - wodurch sich unsere Erde langsamer dreht, da sie massiver wird. Stellen Sie sich eine Eiskunstläuferin vor, die sich langsamer dreht, wenn ihre Arme ausgestreckt sind, als wenn sie am Körper anliegen. Dasselbe gilt für die Erdrotation, sagt Benedikt Soja, Mitautor und Professor an der ETH Zürich.

Abschmelzen des grönländischen und antarktischen Eises verlängert unsere Tage

Soja und sein Team zeigten in ihren Ergebnissen, die am Montag in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurden, dass das jüngste, schnelle Abschmelzen des grönländischen und antarktischen Eises die Länge unserer Tage erhöht hat. Anhand früherer Beobachtungen und Prognosemodelle fanden sie heraus, dass der Eisverlust die Tageslänge der Erde im 20. Jahrhundert um 0,3 bis 1 Millisekunde pro Jahrhundert verlängert hat. Doch seit dem Jahr 2000 hat sich die Rate auf 1,33 Millisekunden pro Jahrhundert beschleunigt.

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Seit Milliarden von Jahren wird die Rotationsgeschwindigkeit unseres Planeten vor allem durch den Mond beeinflusst. Der Mond zerrt an den Ozeanen des Planeten und bewirkt, dass sich die Gezeiten auswölben, wodurch ein Widerstand entsteht und die Erddrehung verlangsamt wird. Die Erdrotation hat sich aufgrund der Gravitationskräfte des Mondes vorhersehbar und beständig verlangsamt - laut den Autoren der Studie um 2,40 Millisekunden pro Jahrhundert. Aber die Studie „zeigt, was wir als Menschen wirklich beeinflussen können, um das Verhalten und die Dynamik der Erde zu verändern“.

Zusammenhang zwischen Klimawandel und Erdrotation ist nicht überraschend

Einige Wissenschaftler waren über den Zusammenhang der Studie mit dem Klimawandel nicht überrascht. Richard Peltier, Physiker an der Universität von Toronto, veröffentlichte vor mehr als einem Jahrzehnt eine Studie, in der er feststellte, dass die dokumentierten Veränderungen der Erdrotation durch die globale Erwärmung verursacht wurden. Eine andere Studie aus jüngerer Zeit zeigte, wie sich diese klimabedingte Verlängerung der Tage auf unsere Zeitmessung auswirkt und die Schaltsekunde verzögert.

Die neue Studie zeigt jedoch, dass der Klimawandel einen größeren Einfluss hat als bisher angenommen, und prognostiziert, wie sich die Erdrotation weiter verändern könnte, wenn die globale Erwärmung zunimmt. Die an der Studie beteiligten Wissenschaftler schätzen, dass sich die Tage bis zum Jahr 2100 durch das schmelzende Eis um 2,62 Millisekunden pro Jahrhundert verlängern könnten, wenn die Treibhausgasemissionen nicht drastisch reduziert werden. Selbst wenn die Emissionen eingedämmt werden, wird sich die Tageslänge der Erde in den nächsten Jahrzehnten voraussichtlich um etwa 1,00 Millisekunden pro Jahrhundert verlängern.

Die Verlangsamung durch das schmelzende Eis „könnte zum neuen dominanten Faktor werden und den Mond ablösen, der über Milliarden von Jahren die Erdrotation geprägt hat“, so Soja. Ein paar Millisekunden hier oder dort mögen sich nicht wie eine große Sache anhören, aber über Milliarden von Jahren können sie sich zu Stunden summieren. Für unsere Lebenszeit ist das vielleicht noch wichtiger: Diese Veränderungen im Millisekundenbereich können sich auch auf aktuelle Technologien auswirken. Unsere GPS- und Navigationssysteme sind auf diese Präzision angewiesen, „auf Millisekunden genau, sonst würden wir sehr große Fehler bei der Positionsbestimmung und Navigation machen“, so Soja.

Die Rotationsachse der Erde verschiebt sich

Unser Planet verändert nicht nur die Geschwindigkeit, mit der er sich dreht, sondern auch seine Rotationsachse. Die Erde dreht sich auf einer imaginären Linie zwischen Nord- und Südpol, aber diese Linie ist nicht fest. Der Punkt, an dem die Rotationsachse auf die Erdoberfläche trifft, wandert und wackelt ein paar Zentimeter pro Jahr und mehrere Meter pro Jahrhundert. Nun konnten Soja, Adhikari und ihr Team feststellen, welche Faktoren diese „polaren Bewegungen“ in den letzten 120 Jahren in noch nie dagewesenem Detail beeinflusst haben. Sie fanden heraus, dass der Eismassenverlust am Nord- und Südpol eine Rolle bei diesen Wackelbewegungen spielt, so eine weitere kürzlich in Nature Geoscience veröffentlichte Studie.

„Wir konnten sehen, dass der Klimawandel, also das, was an der Oberfläche passiert, im Grunde auch einen kleinen Einfluss auf die Dynamik im Erdinneren, etwa im Erdkern, haben kann“, so Soja. Wissenschaftler kennen seit langem einige der natürlichen Prozesse, die Massenveränderungen auf und im Inneren des Planeten bewirken und damit seine Rotationsachse beeinflussen können. So können beispielsweise Konvektionsströme tief im Erdmantel tektonische Platten an der Oberfläche verschieben. Auch Wärmeströme im äußeren Erdkern, die zur Erzeugung des Erdmagnetfelds beitragen, können die Masse verschieben. Nun kommt der Klimawandel hinzu.

Wenn Eis von den Polen verloren geht, kann der Massenverlust die Geometrie der Erde aus dem Gleichgewicht bringen und einen größeren Einfluss auf die Verschiebung der Erddrehachse haben. Tatsächlich ergab die neue Studie, dass eine solche Massenumverteilung auf der Erdoberfläche, einschließlich der Eisschmelze und globaler Veränderungen in der Wasserspeicherung, für 90 Prozent der Schwankungen zwischen Jahren und Jahrzehnten verantwortlich ist.

Mostafa Kiani Shahvandi, Hauptautor der Studien über die Erdachse und die Tageslänge, sagte, dass diese Oberflächenprozesse, wie das Schmelzen von Eis, die Achse stärker verschieben können als Prozesse im Inneren der Erde. Adhikari sagte, man habe den Einfluss des Klimawandels auf die polare Bewegung noch nicht gründlich untersucht, und selbst dies sei nur ein Anfang: „Wir eröffnen Fragen für die zukünftige Forschung.“

Wir testen zurzeit maschinelle Übersetzungen. Dieser Artikel wurde aus dem Englischen automatisiert ins Deutsche übersetzt.

Dieser Artikel war zuerst am 16. Juli 2024 in englischer Sprache bei der „Washingtonpost.com“ erschienen – im Zuge einer Kooperation steht er nun in Übersetzung auch den Lesern der IPPEN.MEDIA-Portale zur Verfügung.

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