Naukowcy od dawna przypuszczali, że ruch biegunów jest wynikiem połączenia procesów zachodzących we wnętrzu Ziemi i na jej powierzchni. Mniej jasne było, jak bardzo każdy proces przesuwa oś i jaki efekt każdy z nich wywiera – czy są to cykliczne ruchy powtarzające się w okresach od tygodni do dekad, czy też stały dryf trwający przez stulecia lub tysiąclecia.
W swojej pracy naukowcy wykorzystali algorytmy uczenia maszynowego do analizy 120-letniego zapisu. Odkryli, że 90% powtarzających się wahań między 1900 a 2018 rokiem można wyjaśnić zmianami w wodach gruntowych, pokrywach lodowych, lodowcach i poziomie morza. Pozostałe wynikały głównie z dynamiki wnętrza Ziemi, takiej jak drgania wynikające z przechylenia jądra wewnętrznego względem masy planety.
Wzory ruchu biegunów powiązane z przesunięciami masy powierzchniowej powtarzały się kilka razy co około 25 lat w XX wieku, co sugeruje badaczom, że były one w dużej mierze spowodowane naturalnymi zmianami klimatu. Wcześniejsze prace naukowe wskazywały na powiązania między nowszymi ruchami biegunów a działalnością człowieka, w tym jedna autorstwa Adhikari, która przypisywała nagły dryf osi na wschód (rozpoczynający się około 2000 r.) szybszemu topnieniu pokrywy lodowej Grenlandii i Antarktydy oraz wyczerpywaniu się wód gruntowych w Eurazji.
Badania te koncentrowały się na dwóch ostatnich dekadach, w trakcie których utrata wód gruntowych i masy lodu, a także wzrost poziomu mórz – wszystkie mierzone za pomocą satelitów – były silnie powiązane ze zmianami klimatu powodowanymi przez człowieka.
„To prawda, że w pewnym stopniu” działalność człowieka wpływa na ruch polarny, powiedział Mostafa Kiani Shahvandi, główny autor obu prac i doktorant na szwajcarskim uniwersytecie ETH w Zurychu. „Ale w systemie klimatycznym istnieją naturalne tryby, które mają główny wpływ na oscylacje ruchu polarnego”.
Dłuższe dni
W drugim artykule autorzy wykorzystali satelitarne obserwacje zmian masy z misji GRACE (skrót od Gravity Recovery and Climate Experiment) oraz jej kontynuacji GRACE-FO, a także wcześniejsze badania bilansu masy, w których analizowano wpływ zmian wód gruntowych, pokryw lodowych i lodowców na wzrost poziomu morza w XX wieku, aby odtworzyć zmiany długości dni spowodowane tymi czynnikami w latach 1900–2018.
Naukowcy wiedzą z historycznych zapisów zaćmień, że długość dnia wydłuża się od tysiącleci. Choć dla ludzi jest to prawie niezauważalne, opóźnienie musi zostać uwzględnione, ponieważ wiele nowoczesnych technologii, w tym GPS, opiera się na precyzyjnym pomiarze czasu.
W ostatnich dekadach szybsze topnienie pokrywy lodowej przesunęło masę z biegunów w stronę oceanu równikowego. To spłaszczenie powoduje, że Ziemia zwalnia, a dzień się wydłuża, podobnie jak łyżwiarz, który obniża się i rozkłada ramiona, aby spowolnić obrót.
Autorzy zauważyli wzrost tuż po 2000 r. w szybkości wydłużania się dnia, zmiana ta ściśle korelowała z niezależnymi obserwacjami spłaszczania. W okresie od 2000 r. do 2018 r. tempo wzrostu długości dnia z powodu ruchu lodu i wód gruntowych wynosiło 1,33 milisekundy na stulecie – szybciej niż w jakimkolwiek okresie w poprzednich 100 latach, kiedy wahało się od 0,3 do 1,0 milisekundy na stulecie.
Wydłużanie się spowodowane zmianami lodu i wód gruntowych może wyhamować do 2100 r. w scenariuszu klimatycznym znacznie zredukowanych emisji, zauważają badacze. (Nawet gdyby emisje ustały dziś, wcześniej uwolnione gazy – szczególnie dwutlenek węgla – pozostałyby tam jeszcze przez dziesięciolecia).
Jeśli emisje będą nadal rosły, wydłużenie dnia z powodu zmian klimatycznych może osiągnąć nawet 2,62 milisekundy na stulecie, przewyższając wpływ przyciągania Księżyca na pływy, który wydłużał długość dnia na Ziemi średnio o 2,4 milisekundy na stulecie. Efekt ten, zwany tarciem pływowym Księżyca, był główną przyczyną wydłużania się dnia na Ziemi przez miliardy lat.
„W ciągu zaledwie 100 lat ludzie zmienili system klimatyczny do takiego stopnia, że widzimy wpływ na sam sposób, w jaki obraca się planeta” – powiedział Adhikari.
