Tage werden länger: Klimawandel verändert die Rotation der Erde

Schon kleine Verschiebungen im Erdsystem können Folgen haben, die weit über Wetterkarten und Meeresspiegel hinausreichen. Eine neue Studie der Universität Wien und der ETH Zürich legt nahe, dass der menschengemachte Klimawandel inzwischen sogar die Rotationsgeschwindigkeit der Erde messbar beeinflusst. Der Effekt ist im Alltag unsichtbar, wissenschaftlich aber bemerkenswert: Wenn Eisschilde und Gletscher schmelzen, verteilt sich Masse auf dem Planeten neu. Dadurch dreht sich die Erde minimal langsamer, und die Länge eines Tages nimmt zu. Nach den neuen Berechnungen geschieht das heute in einer Geschwindigkeit, die sich deutlich von den natürlichen Schwankungen der vergangenen 3,6 Millionen Jahre abhebt.

Foto: Earth, Kevin Gill, Flickr, CC BY-SA 2.0

Wenn der Planet zur Eiskunstläuferin wird

Die physikalische Idee dahinter ist erstaunlich anschaulich. Wird Masse weiter vom Rotationszentrum nach außen verlagert, sinkt die Rotationsgeschwindigkeit. Mostafa Kiani Shahvandi vergleicht das mit einer Eiskunstläuferin, die sich langsamer dreht, sobald sie die Arme ausstreckt. Genau das geschieht im übertragenen Sinn auch bei der Erde: Schmelzendes Eis erhöht den Meeresspiegel, Wasser wird umverteilt, und dadurch verändert sich das Trägheitsmoment des Planeten. Das Ergebnis ist keine dramatische Verlangsamung, sondern eine winzige Verlängerung der Tageslänge. Doch diese beträgt laut den Forscher:innen derzeit etwa 1,33 Millisekunden pro Jahrhundert und ist damit groß genug, um geophysikalisch und für hochpräzise Anwendungen relevant zu werden.

Fossilien als Archiv der Erdrotation

Um einzuordnen, wie ungewöhnlich die heutige Entwicklung ist, reichte ein Blick auf moderne Messdaten nicht aus. Das Forschungsteam griff deshalb auf fossile benthische Foraminiferen zurück, also mikroskopisch kleine Meeresorganismen, deren kalkhaltige Gehäuse chemische Spuren früherer Umweltbedingungen bewahren. Aus diesen Daten rekonstruierten die Wissenschaftler:innen vergangene Meeresspiegelschwankungen und leiteten daraus Veränderungen der Tageslänge ab. Unterstützt wurde das durch ein physik-informiertes probabilistisches Diffusionsmodell, das mit Unsicherheiten in Paläoklimadaten umgehen kann. So entstand eine Zeitskala, die bis ins späte Pliozän zurückreicht. Die Studie zeigt, dass es während der Eiszeiten zwar immer wieder stärkere Schwankungen gab, die heutige Rate der Veränderung aber deutlich heraussticht. Nur einmal, vor rund zwei Millionen Jahren, war sie annähernd ähnlich hoch.

Ein winziger Effekt mit großer Aussagekraft

Die eigentliche Brisanz liegt daher weniger in der Millisekunde selbst als in dem, was sie über das Tempo des Klimawandels verrät. Benedikt Soja ordnet den Befund entsprechend deutlich ein: „Dieser rasche Anstieg der Tageslänge impliziert, dass die Rate des modernen Klimawandels zumindest seit dem späten Pliozän vor 3,6 Millionen Jahren beispiellos ist.“ Die Rotation der Erde wird zwar weiterhin auch von Mondanziehung, Prozessen im Erdinneren und atmosphärischen Veränderungen beeinflusst. Dennoch macht die neue Analyse sichtbar, wie stark menschliche Einflüsse inzwischen in planetare Grundprozesse eingreifen. Und selbst wenn es nur um Millisekunden geht, können solche Änderungen Folgen für Systeme haben, die auf exakte Kenntnisse der Erdrotation angewiesen sind, etwa in der Raumfahrt oder bei hochpräziser Navigation. Die Botschaft der Studie ist damit größer als ihr Messwert: Der Klimawandel verändert nicht nur Landschaften und Ozeane, sondern greift bis in den Takt des Planeten hinein.

via Universität Wien