Global opvarmning bremser jordens rotation: dagene bliver længere

Smeltende iskapper forskyver vand – og sænker jordens rotation

Når gigantiske ismasser smelter, bevæger vand sig på tværs af planeten på en måde, der har et overraskende resultat: Jorden drejer sig gradvist langsommere. Det, der normalt kun sker over titusinder af år, udspiller sig nu inden for ét menneskeliv.

Ny geofysisk forskning viser, at klimaopvarmningen har en målbar indvirkning på jordens rotation – med konsekvenser for vores tidsregning, satellitter og teknologiske systemer.

Større oceaner, langsommere jord

Forskere har længe vidst, at Jorden ikke er et præcist ur. Døgnlængden svinger let som følge af naturlige faktorer som tidevand, bevægelser i jordkernen og tektoniske plader. En ny undersøgelse, offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Journal of Geophysical Research: Solid Earth, viser, at der nu er kommet endnu en faktor oveni: menneskelige drivhusgasudledninger får iskapper og gletsjere til at smelte i et accelererende tempo.

Smeltevandet strømmer ikke pænt tilbage mod polerne. I stedet spreder det sig ud over verdenshavene – særligt omkring ækvator. Det ændrer den måde, masse er fordelt på planeten, og den forskydning bremser jordens rotation. Det er præcis det samme princip, som når en kunstskøjteløber strækker armene ud og begynder at dreje langsommere.

Klimaforandringerne gør vores dage målbart længere – selv om det drejer sig om millisekunder pr. århundrede.

Forskerne har beregnet, at døgnlængden i øjeblikket stiger med cirka 1,33 millisekund pr. århundrede som følge af disse klimadrevne processer. Det lyder beskedent i hverdagen, men er enormt på geofysisk skala.

En kamp mellem jordens indre og klimaet

Bemærkelsesværdigt nok var klimaforandringernes effekt i en periode skjult. For nogle år siden viste målinger faktisk, at dagene var blevet en smule kortere sammenlignet med 1970'erne. Det skyldes, at noget helt andet foregår dybt inde i Jorden.

Bevægelser i jordkernen og mantlen skaber subtile forskydninger i rotationshastigheden. I de seneste årtier har denne interne dynamik accelereret planetens rotation, mens klimaet via issmeltningen omvendt har skabt en opbremsning.

• Jordkernen og mantlen: accelererede midlertidigt rotationen
• Smeltende iskapper: bremser rotationen
• Resultat indtil for nylig: de to effekter holdt nogenlunde hinanden i skak

Ifølge den nye undersøgelse er denne balance nu brudt. Indflydelsen fra det smeltende is er begyndt at overskygge processerne i jordens indre. Siden begyndelsen af det 21. århundrede stiger døgnlængden i et tempo, som naturlige kræfter normalt ville bruge tusinder af år om at frembringe.

Den hastighed, hvormed dagene nu bliver længere, er "forbløffende" hurtig sammenlignet med naturlige variationer, slår forskerne fast.

Tilbage til for 3,6 millioner år siden

For at vurdere, hvor exceptionel denne udvikling er, kiggede forskerne ikke kun på moderne satellitdata og atomure. De dykede også ned i jordens dybe geologiske fortid og analyserede fossiler af mikroskopiske encellede organismer – såkaldte bentiske foraminiferer – fundet i gamle havbunde.

Den kemiske sammensætning af disse organismers kalkskelet hænger sammen med havniveauet på det tidspunkt, de levede. Når iskapperne er større, er mere vand bundet på land, og havniveauet falder. Når isen smelter, stiger havniveauet igen. Ved nøje at rekonstruere disse mønstre kunne forskerne udlede, hvordan massen af is og vand fordelte sig over Jorden i fortiden.

For at udfylde huller i fossildata brugte de en probabilistisk deep learning-algoritme, der genkender mønstre i ufuldstændige data og estimerer, hvordan havniveauet udviklede sig i perioder uden data. Dernæst koblings disse rekonstruerede havniveauer til kendte fysiske modeller for jordens rotation.

Et sjældent historisk sidestykke

Med denne metode kunne de se 3,6 millioner år tilbage i tiden. Over hele denne periode fandt de kun én episode, hvor dagene blev længere lige så hurtigt som nu. Den fandt sted for cirka 2 millioner år siden under en fase med ekstremt kraftige cyklusser af voksende og krympende iskapper.

Dengang drejede det sig om naturlige astronomiske cyklusser, styret af små ændringer i Jordens bane om Solen og jordasens hældning. Disse processer krævede titusinder af år for at opnå den samme effekt på døgnlængden, som menneskeheden nu er på vej mod på blot nogle få årtier.

Den hastighed, hvormed mennesket nu matcher planetens gamle rytme, er ifølge forskerne uden sidestykke i den nyere geologiske historie.

Fremtiden: Længere dage end månen skaber

Hvis drivhusgasudledningerne forbliver på det nuværende niveau, kan dagene mod slutningen af dette århundrede blive endnu hurtigere længere. Undersøgelsen peger på en mulig stigning på 2,62 millisekunder pr. århundrede omkring år 2100.

Til sammenligning har Månen via tidevand bremset jordens rotation i milliarder af år – en proces der også får Månen til langsomt at bevæge sig væk fra os. Den beregnede bidrag fra menneskeskabte klimaforandringer til opbremsningen af jordens rotation kan mod slutningen af dette århundrede overstige Månens. Det illustrerer, hvor kraftfuld masseforskydningen fra issmeltning faktisk er.

Når tid ikke længere stemmer præcist

For os personligt betyder nogle millisekunder pr. århundrede ikke det store. For moderne teknologi er situationen en helt anden. Vores samfund bygger på ekstremt præcis tidsmåling. Atomure holder den officielle verdenstid, og navigationssystemer som GPS aflæser denne tid for at beregne positioner med meters nøjagtighed.

Selv små tidsfejl kan udløse en kædereaktion. Tænk bare på:

• Fly, der er afhængige af nøjagtige GPS-signaler
• Satellitter, der skal holdes præcist synkroniserede
• Elnet, der afbalancerer udbud og efterspørgsel i brøkdele af sekunder
• Finansielle markeder, der behandler titusinder af transaktioner pr. millisekund

Når jordens rotation ændrer sig, skal den officielle tidsstandard justeres. Det sker i dag lejlighedsvis med et såkaldt skudsekund – et ekstra sekund der indsættes for at holde atomtid og jordtid i sync. Jo hurtigere eller langsommere rotationen ændrer sig, desto mere komplekst bliver det at planlægge og håndtere sådanne korrektioner.

Hvis afvigelsen mellem atomtid og jordens fysiske rotation bliver for stor, skal internationale organisationer gribe ind hyppigere og måske på mere ubelejlige tidspunkter. Det kan forårsage softwareproblemer, uventede nedbrud og fejlagtige beregninger, hvis systemer ikke er tilstrækkeligt forberedt.

Hvad dette fortæller os om klimaforandringernes kraft

At menneskeheden forstyrrer jordens rotationstempo viser, hvor dybt opvarmningen griber ind i planetære processer. Det handler ikke kun om varmere somre, fugtige vintre og smeltende gletsjere i Alperne. Forandringen rækker helt ind i kernen af, hvordan Jorden fysisk bevæger sig i rummet.

For mange borgere kan det føles abstrakt. Alligevel er det et yderligere signal om, at opvarmningen ikke er begrænset til synlige skader som oversvømmelser og skovbrande. De samme drivhusgasser, der får havniveauet til at stige og presser økosystemer, ændrer også længden på den dag, al vores teknologi er indstillet efter.

For ingeniører og beslutningstagere er det relevant at tage højde for dette. Systemer, der er afhængige af ekstremt præcis tid, skal designes mere robust. Software skal kunne håndtere hyppigere justeringer af tidsstandarder. Rummissioner, klimaovervågning og luftfart drager fordel af scenarier, der eksplicit indregner sådanne afvigelser.

For dem, der ofte betragter klimadebatten som noget fjernt og abstrakt, giver dette måske en ny indgangsvinkel. Opvarmningen påvirker ikke kun kyster, vejrrekorder eller isbjørne – den forskyver også millimeter for millimeter på det usynlige ur, hele vores samfund er indstillet efter. Det gør forbindelsen mellem menneskelige udledninger og vores planets mest grundlæggende egenskaber ubehageligt konkret.