Forschende der Eidgenössischen Technische Hochschule (ETH) Zürich veröffentlichten am 15. Juli 2024 im Fachblatt PNAS Satellitenbeobachtungen und Computermodellen, die das Ausmaß des Klimawandels nochmal in einem anderen Licht erscheinen lassen.
Tage sind um 1,3 Millisekunden länger
Die Tage auf der Erde werden länger. Allerdings nur minimal: Für die ersten zwei Jahrzehnte des 21. Jahrhunderts errechneten die Experten, dass die Tageslänge klimabedingt durchschnittlich um 1,33 Millisekunden zunahm. Das klingt wenig, ist aber mehr als im gesamten 20. Jahrhundert.
Benedikt Soja, Professor für Weltraumgeodäsie an der ETH Zürich, zeigte sich im Interview mit dem Bayerischen Rundfunk am 16. Juli 2024 erschrocken über diese Entwicklung: "Wir Menschen haben es wirklich geschafft, in sehr kurzer Zeit mit der Klimaänderung einen so großen Einfluss auf die Erde zu nehmen - bald größer als der Mond in den Milliarden Jahren zuvor".
Durch Eisschmelze dreht sich die Erde langsamer
Zur Erklärung: Wenn das Eis an den Polkappen schmilzt, fließt das Wasser der Arktis und Antarktis in die Weltmeere. Die Erde verschlankt sich dadurch am Nordpol wie auch am Südpol, nimmt aber in Richtung Äquator immer mehr an Masse zu. Das erschwert die Drehung der Erde und macht sie langsamer. Benedikt Soja: "Vergleichen lässt sich das mit einer Eiskunstläuferin. Wenn sie eine Pirouette dreht, dann lässt sich mit den Armen oder Beinen die Rotationsgeschwindigkeit beeinflussen. Sind die Arme nah am Körper, dreht sich der Eiskunstläufer schnell. Sind die Arme aber weit ausgestreckt, dreht sie sich langsamer."
Die Vorstellung der Pirouette lässt sich auf die Erddrehung übertragen: "Wenn sich Masse von den Polen in Richtung Äquator verlagert, weil das Eis schmilzt, dann verändert das auch die Rotation der Erde. Sie wird dann langsamer, weil die Trägheit steigt."
Geringe Abweichungen haben Auswirkungen auf die Raumfahrt
Dreht sich unser Planet langsamer, dauern die Tage minimal länger. 1,33 Millisekunden erscheinen nicht viel. Das ist viel kürzer als ein Wimpernschlag, der mindestens 100 Millisekunden dauert. Trotzdem hat es Auswirkungen, zum Beispiel auf die Raumfahrt. Wenn man eine Raumsonde auf einem anderen Planeten landen lassen will, machen sich auch geringe Abweichungen bemerkbar.
Benedikt Soja nennt ein Beispiel: "Ein Zentimeter auf der Erde kann sich bei den riesigen Distanzen zu einer Abweichung von Hunderten Metern auswachsen. So wäre eine gezielte Landung in einem Krater auf dem Mars nicht möglich".
Der Mond macht die Tage um 2,4 Millisekunden länger
Der Mond verursacht durch seine Anziehungskraft, dass es Ebbe und Flut gibt. Er hält die Meere in Bewegung. Sog und Reibung zwischen Wassermassen und Meeresboden sorgen dafür, dass sich die Erde langsamer dreht. Pro Jahrhundert verlängert der Mond unsere Erdtage um rund 2,40 Millisekunden. Zum Vergleich: Vor ein paar Milliarden Jahren dauerte ein Tag noch 19 Stunden, jetzt 24 Stunden.
Es gibt aber noch andere Faktoren, die sich - wenn auch nur minimal - auf die Tageslänge auswirken: Erdbeben, Meteoriten-Einschläge, Vulkanausbrüche oder andere Veränderungen im Erdmantel oder im Erdkern. Generell gilt: Wird Masse nach außen verlagert, verlangsamt sich die Erddrehung.
Prognose fürs Jahr 2100: Tage werden um 2,62 Millisekunden länger
Mostafa Kiani Shahvandi, ein Doktorand von Benedikt Soja und Erstautor der Studie: "Wir haben die Tagesverlängerung berechnet und gesehen, dass sie seit dem Jahr 2000 deutlicher zunimmt. Bis zum Ende des Jahrhunderts wird sich der Klimawandel sogar stärker auf die Tageslängen auswirken als andere Einflüsse wie der des Mondes."
Bei der Prognose für das Jahr 2100 berechnete Shahvandi mit seinem Team verschiedene Szenarien - je nachdem, wie stark die Treibhausgase zurückgehen werden. Bei einem pessimistischeren Szenario - bei dem die Polkappen also stark schmelzen - ergab sich eine klimabedingte Verlängerung des Tages um 2,62 Millisekunden pro Jahrhundert. In diesem Fall würde die menschengemachte Klimaerwärmung die Gezeitenkräfte des Mondes übertrumpfen.
Sogar die Pole wandern
Die Eisschmelze führt nicht nur dazu, dass sich die Erde langsamer dreht und die Tage länger werden: Laut einer zweiten Studie des Teams, die am 12. Juli im Fachblatt Nature Geoscience erschien, verschiebt die Umverteilung der Eis- und Wassermassen auch die Rotationsachse. Mit anderen Worten: Die Punkte, an denen die Drehachse konkret auf die Erdoberfläche trifft, wandern und die Pole bewegen sich.
Längerfristig liegen diese Polbewegungen offenbar im Bereich von etwa zehn Metern pro hundert Jahre. Dabei spielt nicht nur das Abschmelzen der Gletscher eine Rolle, sondern auch Bewegungen, die im Inneren der Erde stattfinden. So kommt es tief im Erdmantel, in dem das Gestein durch hohen Druck zähflüssig wird, über längere Zeiträume zu Verlagerungen. Und auch im äußeren Erdkern, der aus flüssigem Metall besteht, gibt es Wärmeströmungen, die einerseits das Erdmagnetfeld erzeugen, aber auch zu Massenverschiebungen führen.
Klimawandel verändert sogar das Erdinnere
Die beiden Studien zeigen, dass die Prozesse auf und in der Erde miteinander verbunden sind und sich gegenseitig beeinflussen. "Der Klimawandel verursacht eine Bewegung der Erdrotationsachse, und es scheint, dass sich durch die Rückkopplung der Drehimpulserhaltung auch die Dynamik des Erdkerns verändert", erklärt Benedikt Soja. Shahvandi ergänzt: "Der anhaltende Klimawandel könnte sich also sogar auf Prozesse tief im Erdinneren auswirken und weiter reichen als bisher angenommen." Allerdings bestehe wenig Grund zur Sorge, denn diese Auswirkungen seien gering. Es sei eher unwahrscheinlich, dass davon eine Gefahr für uns Menschen ausgehe.
- Zum Artikel: Weltall - Zum Greifen nah
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