Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Klima lässt die Pole wandern

Klima lässt die Pole wandern

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 12.04.2016 12:25

Mit 1700 Kilometern pro Stunde rotiert die Erde um ihre eigene Achse, eine Runde in fast 24 Stunden. Doch diese Achse ist alles andere als feststehend. Mit rund zehn Zentimeter pro Jahr wandert sie, seit im Jahr 1899 die astronomische Bestimmung der geographischen Pole begonnen wurde. Zwei US-Geodäten von der NASA haben jetzt in "Science Advances" Belege für die Ursache dieser Polwanderung vorgelegt.

Richtung, in der der geografische Nordpol im 20. Jahrhundert gewandert ist. Die Strecke betrug rund zehn Meter. (Bild: Nasa/JPL)Die Erdachse ist in Bewegung, die geografischen Pole, an denen sie die Planetenoberfläche durchstößt, sind auf Wanderschaft. "Wenn wir uns die vergangenen 115 Jahre ansehen, von denen akkurate Daten vorliegen, bemerken wir, dass sich der Nordpol im 20. Jahrhundert in Richtung der kanadischen Hudson Bay bewegte, seit dem Jahr 2000 jedoch in Richtung Großbritannien", erklärt Surendra Adhikari, Geodät am Jet Propulsion Laboratory der US-Raumfahrtbehörde NASA in Pasadena. Rund zehn Meter hat sich der Nordpol seit Aufnahme der akkuraten Messungen im Jahr 1899 auf dem 70. Längengrad West nach Süden in Richtung Kanada bewegt, seit dem Jahr 2000 ist er dann parallel zum Null-Meridian rund 1,80 Meter gedriftet.

Auf dieser Wanderschaft kreiselt die Rotationsachse unseres Planeten außerdem noch sachte und schwankt in etwas stärkerem Maße hin und her. Die Kreisbewegung dauert etwa 430 Tage und ist als Chandler-Zyklus bekannt, das Pendel schlägt dagegen im Zehn-Jahres-Rhythmus aus. Alle drei Veränderungen sind Ausdruck von Masseverlagerungen im Planeteninneren, an seiner Oberfläche und sogar in der Lufthülle. "Die Chandler-Periode ist so ein Wechselspiel zwischen Ozeanmassen-Variation und Atmosphäre und relativ gut verstanden", erklärt Jürgen Müller, Professor für Geodäsie an der Leibniz-Universität Hannover, "aber diese dekadische Variation oder diese Drift, die über 100 Jahre in eine Richtung gegangen ist, da müssen die Massenverlagerungen entsprechend lange anhalten."

Das Schwerefeldsatelliten-Duo Grace. (Bild: Nasa/JPL)
Surendra Adhikari und sein Arbeitskollege Erik Ivins haben in "Science Advances" eine Erklärung für diese Massenverlagerungen vorgelegt. Sie haben dafür die Schwerefeldmessungen ausgewertet, die das deutsch-amerikanische Satelliten-Duo GRACE seit 2002 aus einem 500-Kilometer-Orbit liefert. Das Satelliten-Paar misst die Veränderungen im irdischen Schwerefeld, die durch lokale "Unwuchten" entstehen. Das sind Masseanomalien im Erdsystem, etwa besonders dichtes Material an einer Stelle im Erdmantel, eine besonders dicke Kruste wie beim Himalaya oder dicke Eispanzer wie auf der Antarktis oder in Grönland. Sie alle beeinflussen das Schwerefeld und schlagen sich daher in den GRACE-Messungen nieder. Weil die Satellitenmission mittlerweile seit 15 Jahren die Erde umkreist, hat sie auch Veränderungen bei diesen Unwuchten aufgezeichnet. "Wir können zeigen, dass das Abschmelzen der Eisschilde auf der Westantarktis und auf Grönland und Veränderungen in der globalen Landhydrologie für die dramatische Richtungsänderungen der Polwanderung verantwortlich sind", sagt Adhikari.

Richtungen, in die die verschiedenen Faktoren die Position des geografischen Nordpols ziehen. (Bild: Nasa/JPL)
Die globale Landhydrologie ist ein Sammelbegriff, mit dem die Wissenschaftler das als Eis in Gewässern und im Grundwasser gespeicherte Wasser auf den Landmassen bezeichnen. Dieser Faktor verändert sich durch meteorologische Phänomene wie etwa Dürren, ausgeprägte Regenzeiten oder das Abschmelzen der Gebirgsgletscher. Aber auch der Mensch beeinflusst die Landhydrologie, indem er etwa Grundwasservorkommen leerpumpt. Adhikari und Ivins haben in den rund 15 Jahre langen Datenreihen der GRACE-Mission eine zehnjährige Schwankung in der globalen Landhydrologie festgestellt, die genau mit der Zehn-Jahres-Pendelbewegung der Erdachse übereinstimmt. "Diese Pendelbewegung war bislang immer etwas mysteriös", so Adhikari, "wir haben zum ersten Mal einen plausiblen physikalischen Mechanismus gefunden, der sie erklärt."

"Dass es bei der Polbewegung um Massenänderung gehen muss, ist lange bekannt. Die offene Frage war, was die wirklichen Ursachen sind, also welche Art von Massenbewegungen", meint Jürgen Müller, "der Beitrag ist insofern ganz bedeutend, dass er jetzt klare Aussagen macht, wie viel der Beitrag der Hydrologie ist und der des Eises." Die Hypothese der beiden US-Wissenschaftler hält Müller für sehr interessant, allerdings bezweifelt er, dass die Frage der beiden Polbewegungen damit bereits abschließend beantwortet ist. Die GRACE-Daten können zwar die Zehn-Jahres-Variation seit der Jahrhundertwende gut erklären, einen längeren Zeitraum decken sie allerdings noch nicht ab. "Ob das also immer genauso war", so Müller, "ist etwas spekulativ." Erst längere Datenreihen können daran etwas ändern.

Richtung des geografischen Nordpols im 21. Jahrhundert. Die Strecke beträgt bisher rund 1,8 Meter. (Bild: Nasa/JPL)Ähnlich wie in der Klimaforschung wünscht sich der Geodät Datenreihen, die drei, vier oder fünf Jahrzehnte umspannen, damit natürliche Schwankungen und andere Zufälle herausgefiltert werden können. "Die Wissenschafts-Community will unbedingt längere Zeitreihen, um manche Prozesse besser zu verstehen", erklärt Müller. Die Chancen dafür stehen ziemlich gut. Zwar gelangt GRACE langsam an sein Missionsende, doch schon im nächsten Jahr soll die Nachfolge-Konstellation GRACE-FO starten - eine leicht verbesserte Neuauflage des erfolgreichen Satelliten-Duos. GRACE-FO ist ein Gemeinschaftsprojekt von deutschen Forschungsinstitutionen unter Führung des Geoforschungszentrums in Potsdam mit der NASA und soll vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur starten. Das neue Satelliten-Traumpaar wird die Schwerefeldmessungen um etliche Jahre weiterführen und über die darauf folgende Satelliten-Generation wird ebenfalls schon gesprochen. Die Bewährungsprobe von Surendra Adhikaris Hypothese wird also kommen – in zwei, drei oder vier Jahrzehnten.