Klimatförändringen bromsar jorden – dina dagar blir längre

Smältande isar förskjuter vatten — och saktar ner jordens rotation

Något som vanligtvis tar tiotusentals år att utspela sig händer nu inom loppet av ett enda människoliv. Nya geofysiska mätningar visar att klimatuppvärmningen har en mätbar påverkan på jordens rotation — med konsekvenser för vår tidsräkning, satelliter och teknologiska system.

Större hav, långsammare jord

Forskare har länge vetat att jorden inte är ett perfekt ur. Dygnets längd varierar lätt på grund av naturliga faktorer som tidvatten, rörelser i jordens inre och tektoniska plattor. En färsk undersökning, publicerad i Journal of Geophysical Research: Solid Earth, visar nu att människans utsläpp av växthusgaser påskyndar smältningen av isar och glaciärer.

Smältvattnet fördelar sig inte jämnt tillbaka mot polerna — det sprider sig ut över världshaven, särskilt runt ekvatorn. Det förändrar hur massa är fördelad över planeten. Denna omfördelning bromsar jordens rotation, precis som en konståkare roterar långsammare när hen sträcker ut armarna.

Klimatförändringarna gör våra dagar mätbart längre — om än det handlar om millisekunder per sekel.

Forskarna har beräknat att dygnets längd för närvarande ökar med cirka 1,33 millisekunder per sekel som följd av dessa klimatdrivna processer. Det märks inte i vardagen, men är enormt på geofysisk skala.

En kamp mellan jordens inre och klimatet

Intressant nog var klimatförändringarnas effekt under en period dold. För några år sedan visade mätningar faktiskt att dygnen hade blivit en aning kortare jämfört med 1970-talet. Det beror på att något helt annat pågår djupt inne i jorden.

Rörelser i jordens kärna och mantel skapar subtila förändringar i rotationshastigheten. Under de senaste årtiondena accelererade denna interna dynamik planetens rotation, medan smältande is tvärtom skapade en inbromsning.

• Jordens kärna och mantel: påskyndade tillfälligt rotationen
• Smältande isar: bromsar rotationen
• Resultatet fram till nyligen: båda effekterna höll ungefär varandra i schack

Enligt den nya undersökningen är denna balans nu bruten. Påverkan från smältande is börjar skugga processerna i jordens inre. Sedan början av 2000-talet växer dygnets längd i en takt som normalt skulle kräva tusentals år under naturliga förhållanden.

Den nuvarande accelerationen i dygnsförlängningen är ”anmärkningsvärd” snabb jämfört med naturliga variationer, fastslår forskarna.

Tillbaka till för 3,6 miljoner år sedan

För att avgöra hur exceptionell denna utveckling är, tittade forskarna inte bara på moderna satellitdata och atomur. De dök också ner i jordens djupa geologiska förflutna. Här analyserade de fossil av mikroskopiska encelliga organismer — så kallade bentiska foraminiferer — hittade i gamla havsbottnar.

Den kemiska sammansättningen av dessa organismers kalkskal hänger samman med havsnivån vid den tidpunkt de levde. När isarna är stora är mycket vatten bundet på land, och havsnivån sjunker. När isen smälter stiger havsnivån igen. Genom att rekonstruera dessa mönster exakt kunde forskarna utläsa hur massan av is och vatten fördelade sig över planeten historiskt.

För att fylla luckor i fossildata använde de en probabilistisk deep learning-algoritm. Den känner igen mönster i ofullständiga data och uppskattar med beräknade marginaler hur havsnivån utvecklades under saknade perioder. Dessa rekonstruerade havsnivåer kopplade de sedan till kända fysiska modeller för jordens rotation.

Ett sällsynt historiskt precedens

Med detta tillvägagångssätt kunde de titta 3,6 miljoner år tillbaka i tiden. Under hela denna period fann de endast en episod där dygnen blev lika snabbt längre som nu. Den ägde rum för cirka 2 miljoner år sedan under en fas med extremt kraftiga cykler av växande och krympande isar.

Då handlade det om naturliga astronomiska cykler, styrda av små förändringar i jordens bana runt solen och jordaxelns lutning. Dessa processer krävde tiotusentals år för att uppnå samma effekt på dygnslängden som mänskligheten nu är på väg att nå på bara några få årtionden.

Den hastighet med vilken människan nu matchar planetens gamla rytm är enligt forskarna utan motstycke i den nära geologiska historien.

Framtidsutsikt: längre dygn än månen orsakar

Om utsläppen av växthusgaser förblir på nuvarande nivå kan dygnen växa ännu snabbare mot slutet av detta sekel. Undersökningen pekar på en möjlig ökning på 2,62 millisekunder per sekel runt år 2100.

Som jämförelse har månen via tidvattenskrafter bromsat jordens rotation i miljarder år — en process som också långsamt driver månen bort från oss. Det beräknade bidraget från människoskapade klimatförändringar till inbromsningen av jordens rotation kan överträffa månens bidrag innan utgången av detta sekel. Det illustrerar hur kraftfull massförskjutningen från smältande is faktiskt är.

När tid inte längre är exakt

För vår dagliga upplevelse betyder ett par millisekunder per sekel inte mycket. För modern teknologi är det en annan sak. Vårt samhälle är beroende av extremt exakt tidmätning. Atomur registrerar den officiella världstiden, navigationssystem som GPS avläser denna tid och använder den för att bestämma positioner med meters noggrannhet.

Även små tidsavvikelser kan utlösa en kedjereaktion. Tänk på:

• flygplan som är beroende av exakta GPS-signaler;
• satelliter som måste förbli noggrant synkroniserade;
• elnät som balanserar utbud och efterfrågan i bråkdelar av sekunder;
• finansiella marknader som behandlar tusentals transaktioner per millisekund.

När jordens rotation förändras måste den officiella tidsstandarden justeras. Det sker idag ibland via så kallade skottsekunder — extra sekunder som läggs till för att hålla atomtid och jordtid synkroniserade. När rotationen förändras snabbare eller långsammare blir planeringen och hanteringen av sådana korrigeringar långt mer komplex.

Om avvikelsen mellan atomtid och jordens fysiska rotation blir för stor är internationella organisationer tvungna att ingripa oftare och kanske vid mer obekväma tidpunkter. Det kan orsaka mjukvaruproblem, oväntade avbrott och felaktiga beräkningar om systemen inte är tillräckligt förberedda.

Vad detta berättar om klimatförändringarnas styrka

Att mänskligheten nu stör takten i jordens rotation visar hur djupt uppvärmningen griper in i planetära processer. Det handlar inte bara om varmare somrar, blöta vintrar och smältande glaciärer i Alperna. Förändringen når ända in i kärnan av hur jorden fysiskt rör sig i rymden.

För många medborgare känns det kanske abstrakt. Men det utgör en ytterligare signal om att uppvärmningen inte begränsar sig till synlig skada som översvämningar och skogsbränder. Samma växthusgaser som får havsnivån att stiga och pressar ekosystem förändrar också längden på den dag som all vår teknologi är inställd på.

För ingenjörer och beslutsfattare blir det relevant att ta hänsyn till detta. System som är beroende av superprecis tid måste designas mer robusta. Mjukvara måste kunna hantera frekventa justeringar av tidsstandarder. Rymdmissioner, klimatövervakning och luftfart gynnas av scenarier där sådana avvikelser är explicit medräknade.

För dem som ofta betraktar klimatdebatten som något avlägset och abstrakt ger detta kanske en annorlunda ingångsvinkel. Uppvärmningen träffar inte bara kuster, väderrekord och isbjörnar — den förskjuter också millimeter för millimeter det osynliga ur som hela vårt samhälle går på. Det gör kopplingen mellan mänskliga utsläpp och vår planets mest grundläggande egenskaper obehagligt påtaglig.