Hur klimatförändringen påverkar jordens rotation

15 juli 2024

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och regler. Redaktörerna har markerat följande egenskaper samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

• faktakontrollerad
• kollegialt granskad publikation
• pålitlig källa
• korrekturläst

av ETH Zurich

För första gången har forskare vid ETH Zurich kunnat förklara de olika orsakerna till långsiktig polär rörelse i den mest omfattande modelleringen hittills, genom att använda AI-metoder. Deras modell och deras observationer visar att klimatförändringar och den globala uppvärmningen kommer att ha en större inverkan på jordens rotationshastighet än månens effekt, vilket har bestämt ökningen av dagens längd i miljarder år.

Klimatförändringar gör att ismassorna på Grönland och Antarktis smälter. Vatten från polarområdena strömmar in i världens hav och särskilt in i ekvatorialregionen.

'Det innebär att en förskjutning av massa sker, och detta påverkar jordens rotation,' förklarar Benedikt Soja, professor i rymdgeodesi vid avdelningen för civil-, miljö- och geomatikutveckling vid ETH Zurich.

'Det är som när en konståkare gör en piruett, först håller hon armarna nära kroppen och sedan sträcker ut dem,' säger Soja. Den inledningsvis snabba rotationen blir långsammare eftersom massorna rör sig bort från rotationsaxeln och ökar den fysiska inerti.

I fysiken talar vi om bevarandet av rörelsemängdsmomentet, och samma lag styr också jordens rotation. Om jorden roterar långsammare blir dagarna längre. Klimatförändringar ändrar därför också dagens längd på jorden, även om det är minimalt.

ETH-forskare från Sojas grupp har publicerat två nya studier i tidskrifterna Nature Geoscience och Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) om hur klimatförändringar påverkar polär rörelse och dagens längd.

I PNAS-studien visar ETH Zurich-forskarna att klimatförändringar också ökar dagens längd med några millisekunder från dess nuvarande 86 400 sekunder. Detta beror på att vatten strömmar från polerna till lägre latituder och därmed saktar ner rotationshastigheten.

En annan orsak till detta avtagande är tidvattensfriktionen som utlöses av månen. Dock kommer den nya studien till en överraskande slutsats: om människor fortsätter att släppa ut mer växthusgaser och jorden värms upp kommer detta i slutändan att ha en större inverkan på jordens rotationshastighet än månens effekt, vilken har bestämt ökningen av dagens längd i miljarder år.

'Vi människor har en större påverkan på vår planet än vad vi inser,' konstaterar Soja, 'och detta lägger naturligtvis ett stort ansvar på oss för vår planets framtid.'

Men förskjutningar av massa på jordens yta och i dess inre som orsakas av smältande is ändrar inte bara jordens rotationshastighet och dagens längd: som forskarna visar i Nature Geoscience påverkar de även rotationsaxeln. Det betyder att punkterna där rotationsaxeln faktiskt möter jordens yta flyttar sig.

Forskare kan observera denna polära rörelse, som över en längre tidsram blir cirka tio meter per hundra år. Det är inte bara smältningen av inlandsisen som spelar roll här, utan även rörelser som sker i jordens inre.

Djupt inne i jordens mantel, där berget blir trögflytande på grund av högt tryck, sker förflyttningar under långa tidsperioder. Det finns också värmeströmmar i jordens yttre kärna av flytande metall, som genererar jordens magnetfält och leder till massförskjutningar.

I den mest omfattande modelleringen hittills har Soja och hans team nu visat hur polär rörelse uppstår från individuella processer i kärnan, i manteln och från klimatet på ytan.

'För första gången presenterar vi en komplett förklaring för orsakerna till långvarig polär rörelse,' säger Mostafa Kiani Shahvandi, en av Sojas doktorander och huvudförfattare till studien. 'Med andra ord vet vi nu varför och hur jordens rotationsaxel rör sig relativt jordens jordskorpa.'

En särskild upptäckt som framträder i deras studie är att processerna på och i jorden är sammanlänkade och påverkar varandra. 'Klimatförändringar får jordens rotationsaxel att röra sig, och det verkar som att återkopplingen från bevarandet av rörelsemängdsmomentet också förändrar dynamiken i jordens kärna,' förklarar Soja.

Kiani Shahvandi tillägger, 'Pågående klimatförändringar kan därför även påverka processer långt ner i jorden och ha en större räckvidd än tidigare antagits.' Det finns dock ingen anledning till oro, eftersom dessa effekter är små och det är osannolikt att de utgör en risk.