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Längere Tage durch Klimawandel

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 18.01.2016 19:19

Unsere Tage werden durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich die Erde um ihre eigene Achse dreht. So dauert es derzeit exakt 23 Stunden, 56 Minuten und vier Sekunden, bis die Erde eine solche Rotation vollendet hat. Diese Geschwindigkeit ist allerdings variabel und wird von Masseverlagerungen an der Planetenoberfläche beeinflusst. Ein Team von US-amerikanischen und kanadischen Geophysikern hat jetzt gezeigt, dass sogar das Abschmelzen der Polkappen im 20. Jahrhundert die Rotationsgeschwindigkeit beeinflusst hat.

"Es ist kein großer Effekt, denn wir reden über eine Millisekunde pro Tag", so Jerry Mitrovica, "aber er ist messbar." Ein Geophysiker-Team um den Harvard-Wissenschaftler hat sich ein fast 15 Jahre altes Rätsel vorgenommen und - wenn sie Recht haben sollten - gelöst. 2002 hatte der renommierte US-Ozeanograph Walter Munk von der Scripps Institution of Oceanography in San Diego der verdutzten Fachwelt mitgeteilt, dass es selbst nach sorgfältigster Überprüfung nicht möglich sei, einen Einfluss der schmelzenden Polkappen auf die Erdrotation festzustellen. Dieses als Munks Rätsel bekannte Paradoxon trieb seither Geophysiker und Ozeanographen um, zu allererst seinen Urheber selbst.

Die Erde aus dem Weltraum erblickt. (Bild: Esa)Das Abschmelzen der Eiskappen muss nämlich einen Effekt haben, weil Masse von den Polen in die niederen Breiten umverteilt wurde. "Das ist so, als ob eine Eiskunstläuferin bei einer Pirouette die Arme ausbreitet", erklärt Mitrovica, "ihre Drehung wird langsamer." Genau das musste bei einem Meeresspiegelanstieg von geschätzt einem Millimeter im Jahr auch mit der Erde passieren. Doch die Rechnungen Munks, die immer und immer wieder von Kollegen geprüft wurden, ließen für diesen Effekt keinen Raum. Denn die Erde ist keine einfache Eiskunstläuferin, sie hat noch andere Kunstgriffe in petto, die das Bild komplizieren.

Da wäre einmal ihr "Tanzpartner" Mond, der mit seiner Anziehungskraft die Erdrotation beeinflusst. Außerdem steigen seit der jüngsten Eiszeit die ehemals vergletscherten Kontinente empor - seit die mächtige Last der Eismassen verschwand, die sie tief hinabdrückte, vollziehen sie diese Gegenbewegung. Dieser so genannte isostatische Aufstieg ist auch nach mehr als 11.000 Jahren nicht abgeschlossen. Zum dritten scheint auch der Erdkern die Drehung von Mantel und Kruste zu beeinflussen. All diesen Prozessen schreiben die Geophysiker zu, dass sich die Tage in den vergangenen 2500 Jahren um rund 4,5 Stunden verlängert haben. Diese müssen also berücksichtigt werden, um den vergleichsweise winzigen Einfluss zu erkennen, der innerhalb von 100 Jahren eine Millisekunde Verzögerung bewirkt.

Berg und Gletscher in der Antarktis. (Bild: Wikimedia/Jason Auch)Munks Rätsel scheint, so sagt es Jerry Mitrovica, durch drei Faktoren verursacht worden zu sein. Allerdings beruhen diese auf damaligen Wissenslücken, weshalb niemand bislang Munk vorwerfen konnte, er habe falsch gerechnet. "Das Eiszeitenmodell, das Munk für die Berechnung des isostatischen Aufstiegs benutzt hat, war nicht akkurat", sagt Mitrovica mit dem Wissen von heute. Das Modell zog zu wenig in Betracht, dass der Erdmantel nicht überall aus dem gleichen Material ist, sondern mal mehr, mal weniger elastisch reagiert. Zum zweiten hat Walter Munk das Abschmelzen der Polkappen überschätzt, statt 1 bis 1,5 Millimeter im Jahr waren es eher 0,7 bis 1 Millimeter. Und zum dritten war der Einfluss der Kernrotation auf die des Mantels vor 15 Jahren noch gar nicht bekannt, dieser Faktor fehlte daher völlig in Munks Berechnungen. Mit den heutigen Informationen rechneten Mitrovica und seine Kollegen Munks Gleichungen nach, "und", so der Harvard-Geophysiker, "das Signal, das schließlich übrig blieb, war genau das, was man vom Abschmelzen der Polkappen im 20. Jahrhundert erwarten würde."

Munks Vorgehensweise findet Jerry Mitrovica weiterhin ausgesprochen elegant. "Er hat moderne Satellitendaten und antike astronomische Statistiken kombiniert, das ist nicht häufig in unserem Metier." Der kalifornische Gelehrte benutzte Sternbeobachtungen der alten Babylonier, der Chinesen, Griechen und Araber, um Informationen über die Erdrotationsgeschwindigkeit zu erhalten. "Die Astronomen wollten Sonnen- und Mondfinsternisse vorherberechnen", so Mitrovica, "ich nehme mal an, weil die als unheilbringend angesehen wurden." Und da die Sterngucker auch schon vor 5000 Jahren extrem präzise und genau arbeiteten, konnte man mit ihren Angaben sogar die Rotationsgeschwindigkeit der Erde rekonstruieren.

Ob die Lösung, die Mitrovica und seine Kollegen vorschlagen, tatsächlich das Ende von Walter Munks Suche nach den verschwundenen Effekten des Klimawandels bedeutet, ist allerdings noch nicht ausgemacht. In der Geophysiker-Gemeinde melden sich auch skeptische Stimmen zu Wort. Eine davon gehört William Peltier, der 1991 an der Universität Toronto Jerry Mitrovicas Dissertation betreute. Er hob gegenüber der "Washington Post" hervor, dass das Eiszeitenmodell, das sein ehemaliger Doktorand und dessen Kollegen für ihre Berechnungen verwendeten, keineswegs unumstritten sei. Da der isostatische Auftrieb jedoch ein um Größenordnungen stärkeren Einfluss auf die Rotationsgeschwindigkeit unseres Planeten ausübt als der jüngste Klimawandel, können schon kleinste Ungenauigkeiten in seiner Modellierung gravierende Konsequenzen für das Ergebnis der Berechnung haben.