Klimaforandringer påvirker ikke kun havniveauet
Global opvarmning hæver ikke blot havene og accelererer issmeltningen. Forskere kan nu dokumentere, at den også begynder at pille ved selve døgnets længde.
Nye geofysiske undersøgelser viser, at smeltende is omfordeler vandmasser på Jorden så markant, at det faktisk ændrer vores planets rotationshastighed. Resultatet er, at dagen bogstaveligt talt bliver længere – omend i et omfang, der kræver laboratorier og ekstremt præcise ure at registrere.
Hvorfor klimaet påvirker døgnets længde
Sammenhængen mellem klima og døgnlængde lyder som science fiction, men bag den gemmer sig helt simpel fysik. Det afgørende er, hvordan massen fordeles på Jorden – is, vand og bjergarter. Når polernes isdækker smelter, strømmer enorme vandmængder ud i verdenshavene og bevæger sig mod ækvator.
Som følge af issmeltningen opfører Jorden sig som en kunstløber, der "strækker armene ud" – rotationen sænkes, og dagen bliver en anelse længere.
Jo mere masse der befinder sig langt fra rotationsaksen, desto større bliver planetens såkaldte inertimoment. For at bevare energien må rotationshastigheden derefter falde. Fænomenet har altid eksisteret, fordi Jorden ikke er en stiv kugle. Dens bevægelse påvirkes af:
- Månens tiltrækning og oceanernes tidevand,
- tektoniske pladers bevægelser,
- jordskorpens langsomme "genopretning" efter istiderne,
- forandringer i planetens indre – i kernen og mantlen.
I de seneste årtier har disse kræfter typisk accelereret Jordens rotation hurtigere, end klimaet har bremset den. Nu er billedet ved at vende. Ifølge den nye analyse vokser døgnets længde med cirka 1,33 millisekunder pr. hundrede år. Det lyder beskedent, men på geologisk skala er det en meget stor forandring på meget kort tid.
Hvad forskerne præcist har målt
Resultaterne stammer fra en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Et hold af geodæter og geofysikere kombinerede nutidige observationer med analyser af planetens fjerne fortid.
Forskerne bag studiet siger det direkte: en så hurtig forlængelse af dagen er "næsten uden fortilfælde" i Jordens nyere historie og er fuldt ud menneskeskabt.
Ifølge deres beregninger kan tempoet for afbremsningen stige til omkring 2,62 millisekunder pr. århundrede inden udgangen af dette århundrede, hvis drivhusgasemissionerne forbliver på det nuværende niveau. Det er bemærkelsesværdigt, fordi det ville overstige Månens indvirkning på vores planets rotation – et signal om, at menneskets indgriben i klimasystemet nu kan måle sig med de naturlige, kosmiske kræfter, der former Jordens bevægelse.
Sådan kiggede forskerne 3,6 millioner år tilbage
For at vurdere, om de nuværende ændringer er exceptionelle, måtte forskerne rekonstruere, hvordan døgnlængden har varieret over meget lang tid. De gik helt tilbage til det, der kaldes sen-pliocæn – en periode for 3,6 millioner år siden, hvor klimaet var varmere end i dag, og havniveauet var højere, men processerne foregik naturligt og langsomt.
Nøglen til rekonstruktionen viste sig at være mikroskopiske forsteninger – bentiske foraminiferer. Det er encellede organismer, der lever på havbunden. Deres skaller indeholder oplysninger om de forhold, der eksisterede i vandet, da de blev dannet – herunder havniveau og temperatur.
Foraminiferskallernes kemiske sammensætning fungerer som et historisk arkiv, der afslører, hvor højt oceanerne stod, og hvor store de tidligere iskapper var.
Jo større gletsjere, desto mere vand er "låst" på land, og havniveauet falder. Når isen smelter, stiger havene, og vandmassen forskydes mod ækvator. Det gør det muligt at koble tidligere udsving i havniveauet til ændringer i Jordens rotationshastighed.
Kunstig intelligens i geologiens tjeneste
Geologiske data er altid ufuldstændige. I lag af sten og forsteninger opstår huller, og lagene kan være ødelagt eller forskudt. Derfor tog holdet et moderne redskab i brug: en probabilistisk deep learning-algoritme.
Modellen blev trænet til at genkende mønstre i de tilgængelige data og med en vis grad af sikkerhed estimere de manglende dele af havniveauets historie. Derefter kombinerede forskerne disse skøn med viden om tidligere gletsjeres adfærd og rekonstruerede, hvordan døgnlængden har ændret sig gennem millioner af år.
| Periode | Ændringer i døgnlængde | Hovedårsag |
|---|---|---|
| 3,6–2 mio. år siden | Langsomme, naturlige udsving | Astronomiske cyklusser, gletscherforandringer |
| Ca. 2 mio. år siden | Tempo svarende til nutidens | Meget intense naturlige gletschercyklusser |
| Det 21. århundrede | Kraftig forlængelse af dagen på få årtier | Menneskeskabt global opvarmning |
I hele det undersøgte tidsrum var der kun én periode – for cirka 2 millioner år siden – der viste et tilsvarende tempo for ændringer i døgnlængden. Forskellen er, at den proces dengang strakte sig over titusinder af år. I dag frembringer vi en lignende effekt på blot nogle få årtier, primært ved at afbrænde kul, olie og gas.
Mærker den almindelige borger noget til den længere dag?
En forlængelse af døgnet med en brøkdel af et millisekund vil ikke give nogen ekstra minutter til søvn eller arbejde. I dagligdagen er forskellen fuldstændig umærkelig. Problemet opstår dér, hvor ekstrem tids-præcision er afgørende.
Det moderne samfund bygger på atomure. Internettet, GPS, energiforsyning og finansielle systemer – alt kræver synkroniseret "tikken" ned til mikrosekundet.
Hvis Jordens rotation i stigende grad afviger fra den sekund-definition, som fysikere anvender, skal den officielle universaltid korrigeres. Det sker ved hjælp af såkaldte skudsekunder, der med jævne mellemrum tilføjes til den koordinerede universaltid UTC. Alt for hyppige eller uregelmæssige korrektioner skaber kaos i it-systemer og netværk, som er vant til en nogenlunde stabil rytme.
Med klimaets voksende indflydelse på Jordens rotation kan sådanne korrektioner blive mere komplekse. Der opstår risiko for fejl på navigationssatellitter, synkroniseringsproblemer i elnettet og forstyrrelser i hurtige børstransaktioner. Disse scenarier strækker sig over lang tid, men ingeniører er allerede nødt til at tage dem i betragtning, når de designer fremtidens systemer.
Når klimaet konkurrerer med Månen
I milliarder af år har Månen været Jordens vigtigste "urpartner". Dens tyngdekraft skaber tidevand, der langsomt afleder rotationsenergi og skubber satellitten stadig længere væk. Det er grunden til, at dagene var kortere i en fjern fortid og gradvist er blevet længere.
Nu træder en ny aktør ind på banen – mennesket. Drivhusgasudledninger og den deraf følgende issmeltning er begyndt at modificere dette årtusinder gamle forhold. Den forudsagte forlængelse af dagen inden udgangen af det 21. århundrede kan, hvis tendensen fortsætter, overstige Månens effekt.
Ud fra et fysisk synspunkt betyder det, at den industrielle civilisation introducerer en forstyrrelse i Jord-Måne-systemet, der kan sammenlignes med indvirkningen fra et enormt himmellegeme. Set fra et klimatisk perspektiv er det endnu et bevis på, hvor langt menneskets indgreb i naturlige processer er nået.
Hvad andet kan ændre sig
Ændringen af rotationshastigheden er blot én af konsekvenserne ved planetens opvarmning. Omfordelingen af masser påvirker også:
- Satelitters baner – selv minimale forskelle i tyngdefeltet ophobes over tid i deres langsigtede kredsløb,
- vandfordelingen i verdenshavene – hvilket hænger sammen med kysterodering og hyppigheden af stormfloder,
- spændinger i jordskorpen – og dermed indirekte risikoen for jordskælv i visse regioner.
Det betyder ikke, at vi er på vej mod katastrofescenarier fra blockbusterfilm, men det illustrerer, at klimaet fungerer som en kontakt, der er koblet til et helt katalog af geofysiske fænomener. Man mister ikke kun kontrollen over lufttemperaturen, men også over bevægelserne af vand, is, sten og – på længere sigt – selve planetens rotationsakse.
Tid som klimaforandringernes oversete offer
Der tales ofte om smeltende gletsjere, tørke og ekstrem varme. Sjældnere bemærker vi, at klimaforandringer trænger ind i selve definitionen af, hvordan vi tæller minutter og sekunder. Det geologiske ur og atomuret, der normalt følges nogenlunde ad, begynder langsomt at skille lag.
For den gennemsnitlige jordboer vil disse millisekund-brøkdele forblive umærkelige i meget lang tid. For ingeniørerne bag navigationssystemer, operatørerne af elnet og de hold, der er ansvarlige for internettets infrastruktur, udgør det en ekstra kilde til kompleksitet, der skal indregnes, når man planlægger årtier frem i tiden.
Hele denne historie er også en skarp påmindelse om, at global opvarmning ikke stopper ved "vejret udenfor vinduet". Den rækker meget dybere – ned til de fysiske grundvilkår for vores planets funktion, herunder hvor hurtigt den roterer om sin egen akse. Det er ikke kun klimaet, der forandrer sig, men selve døgnets rytme, som vi altid har tilrettelagt vores liv, teknologi og økonomi efter.
