Eine peer‑reviewte Studie, veröffentlicht in den Proceedings of the National Academy of Sciences, kommt zu dem Ergebnis, dass der Klimawandel inzwischen die Länge der Tage der Erde in einem Tempo verlängert, das bald die bremsende Wirkung der Gravitationsanziehung des Mondes übertreffen könnte. Die Forschung zeichnet nach, wie das Abschmelzen polaren Eises und die Verlagerung von Wassermassen seit dem Beginn des Jahrhunderts die Verlangsamung der Erdrotation beschleunigt haben; Projektionen zeigen, dass sich der Trend unter einem Szenario mit hohen Emissionen bis 2100 nahezu mit der durch die Gezeitenreibung des Mondes verursachten Verlangsamung angleichen oder sie übertreffen könnte. Die Erkenntnis stellt eine lange als rein astronomisch betrachtete Kraft als zunehmend durch menschliches Handeln geformt dar.
Wie Eisschmelze die Erdrotation bremst
Die grundlegende Physik ist einfach. Wenn an den Polen gebundenes Eis schmilzt und als Flüssigwasser in Richtung Äquator fließt, verlagert sich Masse weg von der Rotationsachse der Erde. Der Effekt ist derselbe wie wenn eine Eiskunstläuferin während der Drehung die Arme ausstreckt: die Rotation verlangsamt sich. Zwischen 1900 und 2000 lag diese klimabedingte Verlängerung des Tages bei etwa 0,3 bis 1,0 Millisekunden pro Jahrhundert, ein relativ schwaches Signal gegenüber anderen geophysikalischen Prozessen. Seit 2000, als der Eisverlust in Grönland und der Antarktis beschleunigte, stieg diese Rate laut derselben PNAS‑Studie auf 1,33 ± 0,03 Millisekunden pro Jahrhundert an.
Diese Beschleunigung ist bedeutsam, weil sie sich einem Maßstab annähert, der die Tageslänge seit Milliarden von Jahren bestimmt. Die Gezeitenreibung des Mondes, die die Erde allmählich abbremst, indem sie an Ozeanen und dem festen Körper zieht, trägt grob 2,4 Millisekunden pro Jahrhundert zur Tageslänge bei. Während der meisten Menschheitsgeschichte kam kein anderer Prozess auch nur annähernd an diesen Wert heran. Die neue Forschung zeigt, dass der Klimawandel innerhalb von Jahrzehnten auf dem Weg ist, dies zu ändern, sodass der menschliche Einfluss auf die Erdrotation mit dem seines einzigen natürlichen Satelliten vergleichbar werden könnte.
Projektionen, die mit dem Mond konkurrieren
Unter einem Szenario mit hohen Emissionen prognostiziert die PNAS‑Studie, dass die klimabedingte Verlängerung der Tageslänge bis 2100 etwa 2,62 ± 0,79 Millisekunden pro Jahrhundert erreichen wird. Dieser zentrale Schätzwert übersteigt damit den Beitrag des Mondes von 2,4 Millisekunden, was bedeutet, dass die vom Menschen verursachte Erwärmung zur dominanten Kraft werden würde, die die Länge eines Tages verändert. Die Projektion ist keine Gewissheit; sie hängt vom Verlauf der Treibhausgasemissionen, der Stabilität der Eisschilde und der Reaktion von Ozeanen und Grundwasser ab. Die Unsicherheitsspanne spiegelt diese Unbekannten wider, aber selbst ihre untere Grenze von rund 1,8 Millisekunden pro Jahrhundert würde eine tiefgreifende Abweichung vom 20.‑Jahrhundert‑Basiswert markieren.
Forscher der Universität Wien und der ETH Zürich beschrieben die aktuelle Rate von 1,33 Millisekunden pro Jahrhundert als beispiellos in den letzten 3,6 Millionen Jahren, basierend auf Vergleichen zwischen modernen Beobachtungen und Paläoklima‑Rekonstruktionen. Dieser geologische Kontext erhöht die Bedeutung: Der Planet hat diese Geschwindigkeit der Rotationsänderung seit sehr viel längerer Zeit, lange vor dem Erscheinen des modernen Menschen, nicht erlebt. Eine separate Analyse der Rotationsdynamik, archiviert in biomedizinischen und erdwissenschaftlichen Datenbanken, betont, dass die gegenwärtige Beschleunigung eng mit anthropogener Erwärmung verknüpft ist und nicht mit langsamen, natürlichen Zyklen.
Um diese Trends im Detail zu untersuchen, griff das PNAS‑Team auf ein breiteres Spektrum geophysikalischer Arbeiten zurück, darunter einen technischen Bericht über die zunehmend dominante Rolle des Klimawandels bei Schwankungen der Tageslänge. Diese Analyse integriert Satellitengravimetrie, Meeresspiegelbeobachtungen und Modelle des festen Erdkörpers, um zu zeigen, wie Klimaauswirkungen interne Prozesse bei der Gestaltung der Erdrotation überholen. Gemeinsam kommen diese Studien zu derselben Schlussfolgerung: Mit steigenden Emissionen wird das Klimasignal in Rotationsdaten deutlicher, stärker und schwerer als Rauschen zu ignorieren.
Satellitendaten von GRACE
Die neuesten Schlussfolgerungen stützen sich stark auf Beobachtungsdaten der Gravity Recovery and Climate Experiment, bekannt als GRACE. Seit 2003 misst diese Zwillingssatellitenmission winzige Variationen im Gravitationsfeld der Erde, um nachzuverfolgen, wie sich Masse über die Planetenoberfläche bewegt – vom Schrumpfen der Eisschilde bis zu Veränderungen in Grundwasserreserven. Die daraus resultierenden gravitätsbasierten Messungen bilden das empirische Rückgrat für die Verbindung von Eisverlust mit Änderungen des Trägheitsmoments der Erde und damit ihrer Rotationsrate.
Die Nachfolgemission, GRACE Follow‑On, hat diese Beobachtungen fortgeführt und liefert nun eine durchgehende zwei Jahrzehnte lange Aufzeichnung der Massenumlagerung. Ohne diese Daten wäre es weitaus schwieriger, das Rotationssignal speziell klimabedingten Prozessen und nicht tiefen‑erdigen Dynamiken oder zufälligen Schwankungen zuzuschreiben. Stattdessen können Wissenschaftler nun Jahr‑zu‑Jahr‑Änderungen der Tageslänge mit beobachtetem Massenverlust in Grönland, der Antarktis und Gebirgsgletschern korrelieren sowie mit großen Verschiebungen im terrestrischen Wasserspeicher durch Dürren, Überschwemmungen und Grundwasserentnahme.
Diese Korrelationen zeigen, dass sich die Erdrotation messbar verlangsamt, wenn mehr Masse in Richtung Äquator wandert (sei es als Schmelzwasser, das in die Ozeane fließt, oder als Wasser, das über Kontinente umverteilt wird). Umgekehrt können Episoden, in denen Masse polwärts verschoben oder in der Höhe der Atmosphäre gelagert wird, die Rotation leicht beschleunigen. In den letzten zwei Jahrzehnten lag der Nettotrend von Eis und Wasser eindeutig in Richtung einer langsameren Rotation und längerer Tage.
Die Polbewegung erzählt eine parallele Geschichte
Die Tageslänge ist nicht die einzige Rotationsgröße, die sich verändert. Eine begleitende Studie in Nature Geoscience analysierte eine 120‑jährige Aufzeichnung der Polbewegung, des langsamen Schwankens der Rotationsachse der Erde bezogen auf ihre Oberfläche. Diese Forschung schrieb einen Großteil der interannualen und multidekaden Schwankungen in der Achsenposition der Umlagerung von Massen an der Oberfläche durch Eisschmelze und Veränderungen im terrestrischen Wasserspeicher zu, und quantifizierte zugleich Beiträge aus Mantel und Kern.
Die NASA fasste die beiden Arbeiten gemeinsam zusammen und stellte fest, dass Wissenschaftler die Polbewegung über 12 Jahrzehnte untersuchten und dabei nahezu alle periodischen Oszillationen der Achsenposition durch klimabezogene Prozesse erklären konnten. Dasselbe Abschmelzen, das die Erdrotation verlangsamt, verschiebt auch die Achse und verändert im Laufe der Zeit leicht die geografische Lage der Pole um Zentimeter bis Meter. Diese Verschiebungen gefährden die alltägliche Navigation nicht, unterstreichen aber, wie eng Klima, Ozeane und tiefere Erdschichten mit dem Rotationsverhalten der Erde verknüpft sind.
Um mit der wachsenden Komplexität dieser Datensätze umzugehen, nutzen einige Forscher personalisierte Werkzeuge und Profile innerhalb großer wissenschaftlicher Repositorien, wie etwa kuratierte Forschungsaccounts, die Publikationen und Datensätze aus Geophysik, Klimawissenschaft und verwandten Disziplinen verfolgen. Die interdisziplinäre Natur der Arbeit, die Satellitengeodäsie, Ozeanographie, Glaziologie und Zeitmessung kombiniert, spiegelt die Breite der Systeme wider, die inzwischen auf von Menschen verursachte Erwärmung reagieren.
Warum Millisekunden wichtig sind
Ein Bruchteil einer Millisekunde klingt trivial. Er ist für den flüchtigen Blick auf eine Uhr nicht wahrnehmbar und hat keinen direkten Einfluss auf tägliche Routinen. Moderne Infrastrukturen sind jedoch auf Zeitmessgenauigkeit angewiesen, die weit unterhalb der menschlichen Wahrnehmung liegt. GPS‑Satelliten, Telekommunikationsnetze und Finanzhandelssysteme synchronisieren sich mit Atomuhrzeit, die die Erdrotation berücksichtigt. Wenn sich diese Rotationsrate ändert, selbst um winzige Beträge, werden die Anpassungen, die nötig sind, um diese Systeme genau zu halten, häufiger und komplizierter.
Das sichtbarste Beispiel ist die Schaltsekunde, eine gelegentliche Korrektur von einer Sekunde, die der Koordinierten Weltzeit (UTC) hinzugefügt wird, um Atomuhren mit der tatsächlichen Rotation der Erde in Einklang zu halten. Historisch waren Schaltsekunden notwendig, weil sich die Erde im Mittel etwas langsamer dreht als die gleichmäßige Zeitmessung durch Atomuhren. Falls der Klimawandel die Tagesverlängerung weiter beschleunigt, könnte dies die Häufigkeit solcher Korrekturen beeinflussen und die Bemühungen zur Aufrechterhaltung eines stabilen globalen Zeitstandards verkomplizieren.
Ingenieure und Normungsorganisationen debattieren bereits, ob Schaltsekunden abgeschafft werden sollten, wegen der Herausforderungen, die sie für Software, Navigation und kritische Infrastruktur darstellen. Eine klimabedingte Beschleunigung der Tagesverlängerung würde dieser Diskussion eine weitere Unsicherheitsebene hinzufügen. Sie würde Uhren nicht plötzlich zum Versagen bringen, aber sie würde häufigere Neukalibrierungen der Beziehung zwischen Atomzeit und Erdrotation erzwingen, mit Auswirkungen auf jedes System, das ultrapräzises Timing benötigt.
Ein messbares planetarisches Feedback
Das entstehende Bild zeigt, dass der Klimawandel nicht mehr nur Temperaturen, Meeresspiegel und Wetterextreme verändert; er formt jetzt messbar die grundlegenden Parameter der Erdrotation um. Was einst ein langsamer, vorhersehbarer Wettstreit zwischen Planet und Mond war, hat einen neuen Teilnehmer gewonnen: die menschliche Zivilisation. Durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe und das Abschmelzen von Eisschilden bewegt die Menschheit genug Masse über die Oberfläche, um die Drehgeschwindigkeit der Erde zu verändern.
Für die meisten Menschen bleiben die Folgen abstrakt, eine Erinnerung daran, dass die Klimakrise in Bereiche hineinreicht, die einst als unveränderlich galten. Für Wissenschaftler jedoch wird die Erdrotation zu einem empfindlichen Diagnoseinstrument planetarer Veränderungen, das Signale von Eis, Ozeanen und dem festen Erdkörper in einer einzigen, präzise messbaren Größe integriert. Mit längeren Beobachtungsreihen und verbesserten Modellen könnte die Tageslänge zu einer weiteren wichtigen Kenngröße einer sich erwärmenden Welt werden, die nicht nur den Zug des Mondes widerspiegelt, sondern die Summe menschlicher Entscheidungen auf dem Planeten darunter.
