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Astronomie+Physik Erde+Klima

Eisschmelze verändert die Erdrotation

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Bewegung und Ausrichtung der Erde sind keine fixen Größen. (Bild: iStock/Franck-Boston)
Und sie beeinflusst sie doch: Die klimawandelbedingte Eisschmelze an den Polen wirkt sich auf die Rotation unseres Planeten und die Ausrichtung seiner Achse aus. In der Theorie ist dieser Zusammenhang schon vor einiger Zeit postuliert worden. Doch belegen konnten Wissenschaftler ihn bislang nicht – Theorie und Beobachtungsdaten passten einfach nicht zusammen. Nun scheint die Rechnung doch aufzugehen.

Wenn Eismassen abschmelzen, verwandeln sie sich in Wasser. Aus Festem wird Flüssiges, das sich über die gesamten Weltmeere verbreiten kann: Die Masse auf der Erde verteilt sich folglich um. Solche Veränderungen wirken sich auf die Rotation der Erde aus, darüber sind sich Wissenschaftler einig. Denn entfernt sich etwa durch Eisschmelze an den Polen immer mehr Masse von der Erdachse weg, dreht sich unser Planet langsamer – wie bei einem Eiskunstläufer, der die Arme bei einer Pirouette weit von sich streckt. Zieht er die Arme dagegen dicht an den Körper, beschleunigt sich seine Drehung.

Der Klimawandel müsste die Eigendrehung unseres Planeten also messbar beeinflusst haben – zumindest theoretisch. Doch den vorhergesagten Effekt konnten Forscher bisher nicht belegen. Der tatsächliche Zusammenhang bleibt ein Rätsel, wie der renommierte Ozeanograph Walter Munk erstmals in einer wissenschaftlichen Abhandlung im Jahr 2002 feststellte. Der unerklärliche Widerspruch zwischen Theorie und beobachtbaren Fakten wird deshalb auch „Munks Enigma“ genannt. Nun scheinen Forscher jedoch der Lösung des Rätsels  einen guten Schritt näher gekommen zu sein.

Längere Tage und verschobene Achse

Die Wissenschaftler um Jerry Mitrovica von der Harvard University in Cambridge haben sich Munks Annahmen und Berechnungen von vor 13 Jahren noch einmal vorgenommen und kommen nun zu dem Schluss: Steigende globale Temperaturen haben im 20. Jahrhundert nicht nur für das Abschmelzen von Gletschern und einen Anstieg des Meeresspiegels gesorgt, sondern damit tatsächlich auch die Rotation der Erde und ihre Achse verändert. Demnach stimmen die theoretischen Vorhersagen doch mit den Beobachtungen überein. Munk habe in einigen Punkten schlicht falsche Schätzungen und Daten für seine Analyse verwendet, schreibt das Team im Fachmagazin Science Advances.

Walter Munks Modell basiert auf folgenden Beobachtungen: Erstens hat sich die Rotationsrate der Erde in den vergangenen drei Jahrtausenden verlangsamt und dies hat die Tageslänge langsam aber kontinuierlich verlängert. Das legen überlieferte astronomische Beobachtungen aus der Antike und dem Mittelalter nahe. Schuld an der Abbremsung sind zum großen Teil die Kräfte der Gezeiten, die auf der Erde Ebbe und Flut auslösen. Aber auch andere Faktoren wie zum Beispiel Interaktionen zwischen Erdkern und –mantel oder Massenverlagerungen spielen eine Rolle. Zweitens hat sich im letzten Jahrhundert auch die Erdachse leicht verschoben, wie Messungen belegen.

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Der Eiszeit-Effekt

Laut Munk lassen sich all diese Veränderungen jedoch mit den immer noch anhaltenden Auswirkungen der letzten Eiszeit erklären: Als damals riesige Gletscher abschmolzen und das Land von der schweren Eisdecke befreit wurde, hoben sich die Kontinente an. Noch heute heben sich einige Landteile unseres Planeten jedes Jahr um einige Millimeter als Folge dieses großen Schmelzens. Neben der Massenumverteilung durch das geschmolzene Eis führt auch diese Landhebung dazu, dass sich Masse ein kleines Stück vom Mittelpunkt der Erde bzw. ihrer Achse entfernt. Munks Modell zufolge passt der geschätzte Effekt der Eiszeit so perfekt zu den beobachteten Veränderungen, dass kein Raum für eine weitere Variable bleibt – oder anders gesagt: kein überschüssiger Betrag an zu erklärender Veränderung, die für eine andere Ursache als die Eiszeit gefunden werden müsste.

Zudem zitiert Munk Schätzungen, die für das 20. Jahrhundert von einem globalen Meeresspiegelanstieg von circa 1,5 bis zwei Millimeter pro Jahr ausgingen. Dieser würde einen immensen Massestrom durch Eisschilde und Gletscher implizieren – und damit auch einen wahrnehmbaren Effekt auf die Erdrotation. Dieser jedoch ist mit Munks Modell nicht in Einklang zu bringen.

Neue Rechnung geht auf

Mitrovica und seine Kollegen zeigen in ihrer Veröffentlichung mithilfe neuer Berechnungen und Computersimulationen, wie sich diese scheinbaren Widersprüche auflösen lassen. Die Wissenschaftler legen unter anderem dar, dass Munk den Effekt der Eiszeit auf die Rotation der Erde falsch abgeschätzt hat. Außerdem deuten den Forschern zufolge aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse darauf hin, dass das Schmelzen der Gletscher und damit der Meeresspiegelanstieg im 20 Jahrhundert, genauer bis zum Jahr 1990, 30 Prozent geringer war als Munk für seine Analyse angenommen hat. Mit dem neuen Modell, so schreiben die Forscher, ließe sich Munks Enigma auflösen. Es scheint damit klar: Der klimabedingte Anstieg des Meeresspiegels beeinflusst die Rotation der Erde doch.  

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Daniela Albat
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