Klimatförändringarna bromsar jorden – därför blir våra dagar längre

Det låter som science fiction – men bevisen är entydiga

Människoskapade klimatförändringar påverkar inte bara temperaturer, stormar och havsnivåer. Ny forskning visar att de även påverkar själva jordens rotation. Våra dygn blir minimalt, men mätbart längre – och denna effekt är nu starkare än vissa naturliga krafter som har påverkat jordens rotation i miljontals år.

Så bromsar smältande is jordens rotation

För att förstå vad som händer hjälper det att tänka på en konståkare. En åkare snurrar fortare när armarna hålls tätt intill kroppen, och långsammare när de sträcks ut. Exakt samma sak gäller för jorden – fast med vatten och is istället för armar.

Så länge stora istäcken ligger vid polerna befinner sig mycket massa nära rotationsaxeln. När glaciärer och istäcken smälter rinner vattnet ut i oceanerna och fördelar sig närmare ekvatorn. Massan flyttar sig därmed längre bort från axeln, vilket ökar planetens tröghetsmoment – och jorden roterar en aning långsammare.

Avsmältningen av polarkapporna omfördelar så stora vattenmängder att jorden märkbart tappar rotationshastighet – en direkt konsekvens av klimatförändringarna.

En ny studie i facktidskriften Journal of Geophysical Research: Solid Earth visar att denna inbromsning till följd av vattenmasseförskjutningen nu dominerar igen – efter att i årtionden delvis ha överskuggats av processer i jordens inre kärna. Resultatet: våra dygn blir längre.

Hur mycket längre blir egentligen våra dygn?

Den som hoppas på en extra timmes sömn kommer att bli besviken. Förlängningen ligger i området millisekunder. Forskarna uppskattar att dygns längd för närvarande förlängs med cirka 1,33 millisekunder per århundrade. Ingen märker det i vardagen, men inom precisionsforskning och teknologi har ett sådant värde stor betydelse.

Om de globala växthusgasutsläppen förblir på nuvarande nivå skulle varaktigheten av ett dygn enligt studiens beräkningar kunna förändras med 2,62 millisekunder per århundrade innan år 2100. Det är mer än månens tyngdkraft påverkar jordens rotation under samma tidsperiod.

• Aktuell bedömning: +1,33 ms per århundrade
• Prognos vid oförändrade utsläpp fram till 2100: +2,62 ms per århundrade
• Månens inflytande: mindre än den förväntade effekten från klimatförändringarna

Det handlar alltså om mycket små tidsrum. Ändå beskriver forskarna det som en nästan unik händelse i jordens nyare historia – eftersom förändringen byggs upp så snabbt.

Jordens långsiktiga historia: en blick 3,6 miljoner år tillbaka

För att bedöma hur ovanlig den nuvarande utvecklingen är räcker inte satellitdata från de senaste årtiondena. Forskarna reste därför tillbaka i geologisk tid – cirka 3,6 miljoner år tillbaka till den geologiska epoken Piacenzium, mitt i jordens tidsålder Pliocen.

För detta ändamål undersökte de mikroskopiska fossila organismer som kallas bentiska foraminiferer. Dessa encelliga organismer levde på havsbotten, och deras kalkskal tog upp den kemiska signaturen från havsvattnet. Utifrån denna signatur kan man utläsa hur högt havsnivån då låg.

Kemin i uråldriga havsorganismer avslöjar hur istäckena – och därmed dygnslängden – har förändrats över miljoner år.

Logiken är följande:

• När mycket is är bunden vid polerna sjunker havsnivån, och massan förblir nära polerna.
• När isen smälter stiger havsnivån, och vattnet fördelar sig mer mot ekvatorn.
• Denna masseförskjutning påverkar jordens rotationshastighet och därmed dygnslängden.

Dataunderlaget från fossila arkiv är ofullständigt. För att ändå uppnå en så komplett bild som möjligt använde teamet en probabilistisk deep learning-modell. Algoritmen lärde sig att känna igen typiska mönster i kända tidsserier och fyllde i saknade avsnitt med beräknad osäkerhet.

På detta underlag kunde forskarna rekonstruera hur dygnslängden har förändrats över 3,6 miljoner år – alltid kopplad till förändringar i ismassor och havsnivåer.

En nästan unik händelse i jordens historia

Rekonstruktionen visar att det under hela denna period endast fanns en enda fas där dygnslängden förändrades lika snabbt som idag. Det var för cirka två miljoner år sedan, när istäckena svängde särskilt kraftigt. Då skapade långsiktiga astronomiska cykler – bland annat mindre förändringar i jordens bana och axellutning – enorma men långsamma klimatoscillationer.

Den avgörande skillnaden: denna tidigare förändring sträckte sig över tiotusentals år. Den nuvarande effekten byggs upp på några få årtionden – driven av den snabbt stigande utsläppen av CO₂ och andra växthusgaser.

Det som naturliga processer en gång skapade under årtusenden, förmår mänskligheten idag att skapa på en bråkdel av tiden.

För forskarna är detta ett tydligt tecken på att den aktuella trenden inte beror på normala svängningar i jordsystemet, utan på direkt mänsklig aktivitet.

Varför millisekunder kan ha enorm betydelse för vår teknologi

I vardagen lever människor utmärkt med oprecisa klockor. För modern högteknologi gäller inte det. Många system kräver ett extremt precist tidsunderlag, ofta ner till miljondels sekunder.

Det gäller bland annat:

• Atomur som definierar globala tidsskalor
• GPS och andra navigationssatelliter som styr flyg- och sjötrafik
• Satelliter för väder- och klimatövervakning
• Elnät som balanserar utbud och efterfrågan i realtid
• Högfrekvenshandel på finansmarknaderna, där millisekunder avgör vinst eller förlust

Hittills har fackfolk utjämnat den lilla oordningen i jordens rotation med hjälp av så kallade skottsekunder. När den roterande jorden inte längre passar exakt till atomtiden, läggs då och då in en sekund vid årets slut. Det säkerställer att solens position och klocktiden inte springer iväg helt från varandra.

Om den klimatdrivna förlängningen av dygnen accelererar kan detta system komma under press. Varje justering belastar IT-infrastruktur och kommunikationssystem, och många nätverk är extremt känsliga för plötsliga tidsskiften. Tidigare skottsekunder har redan lett till mjukvaruproblem och driftstopp.

Vad ”antropogen” konkret betyder

Studien betecknar uttryckligen effekten som antropogen – det vill säga orsakad av människor och inte av naturliga orsaker. De underliggande mekanismerna är välkända:

• Förbränning av kol, olja och gas frigör stora mängder CO₂.
• Växthusgaser lagrar mer värme i atmosfären.
• Glaciärer och istäcken smälter snabbare, och havsnivån stiger.
• Omfördelningen av vattenmängder sänker jordens rotationshastighet.

Därmed blir det abstrakta begreppet Antropocen – den av människor präglade geologiska tidsåldern – mycket konkret: vår industriella aktivitet når ända in i planetens finaste fysiska egenskaper, inklusive den hastighet med vilken den roterar.

Vad denna effekt betyder för de kommande årtiondena

För den personliga tidskänslan förblir effekten minimal. Ingen kommer att märka att ett dygn år 2100 varar ett par millisekunder längre än idag. Det blir intressant vid skärningspunkten mellan geofysik, datavetenskap och infrastruktur.

Ju fler processer som är beroende av ultraprecisa tidsstämplar, desto mer känsliga är de för avvikelser. Möjliga framtida konsekvenser kan omfatta:

• Tätare eller mer komplexa korrigeringar av officiella tidsskalor
• Anpassningar av protokoll för GPS, internettidsservrar och satellitkommunikation
• Större resursförbrukning för tester och säkerhetsmekanismer i kritiska IT-system
• Politiska och tekniska debatter om huruvida skottsekunder ska fortsätta eller ersättas på lång sikt

Forskarna understryker att vi sannolikt inte själva kommer att uppleva de allvarligaste tekniska problemen. Många av de möjliga störningarna kommer först att visa sig fullt ut om flera generationer. Ändå visar studien: klimatpolitik avgör inte bara frågor om värmeböljor, översvämningar och artutrotning – utan också den fina takt som vår tekniska civilisation fungerar efter.

Mer än bara en kuriös bieffekt

Ett par extra millisekunder per dygn låter omedelbart harmlöst, nästan kuriöst. Men bakom denna siffra döljer sig en massiv fysisk process: planeten omfördelar sin massa, eftersom enorma ismängder försvinner. Det förändrar havsnivån, hotar miljontals människor i kustregioner – och bromsar samtidigt jordens rotation.

Den som vill förstå hur genomgripande klimatförändringarna ändrar våra livsförutsättningar finner i denna studie ett slående exempel. Det är inte bara våra städer, ekosystem och ekonomiska system som tappar takten. Även den annars stabila kosmiska storheten – längden av ett dygn – glider långsamt ur sitt uråldriga spår.