Klimatförändringarna förlänger dygnet – så slås din GPS ut

Smältande is förändrar inte bara vädret – den bromsar också jordens rotation

Smältande glaciärer och stigande havsnivåer påverkar mycket mer än klimatet. Forskare har upptäckt att dessa processer faktiskt förändrar den hastighet som vår planet roterar med – och det får direkta konsekvenser för navigationssystem och energinät världen över.

Det låter som science fiction, men det är knallhård geofysik: förskjutning av vatten- och ismassor bromsar sakta jordens rotationsrörelse. Det sker för gradvis för att märkas i vardagen, men ändå tillräckligt snabbt för att ingenjörer som ansvarar för tidmätning, GPS och elnät redan måste förhålla sig till det.

Dagens längd växer – och siffrorna är överraskande exakta

Ett forskarlag har publicerat resultat i en erkänd vetenskaplig tidskrift som visar att dygnet under de senaste årtiondena har börjat bli längre. Fenomenet hänger nära samman med avsmältning av glaciärer och istäcken samt den stigande havsnivån.

Enligt vetenskapliga uppskattningar förlängs dagens längd för närvarande med cirka 1,33 millisekunder per 100 år. Innan utgången av detta sekel kan tempot stiga till hela 2,62 millisekunder per 100 år. För den vanliga medborgaren är det omärkligt – men för geodeter, specialister på satellitnavigering och atomur är det allt annat än oväsentligt.

Hur den globala uppvärmningen bromsar planetens rotation

För att förstå mekanismen använder forskarna en konståkare som analogi. När en konståkare drar in armarna mot kroppen roterar hon snabbare. Sträcker hon ut dem sjunker farten. Det styrs av lagen om rörelsemängdsmomentets bevarande.

Något motsvarande gäller för jorden. När stora ismassor ligger vid polerna befinner sig en större del av planetens massa nära rotationsaxeln, och jorden roterar lite snabbare. När isen smälter strömmar vattnet ut i oceanerna och sprider sig mot ekvatorn – massan förflyttas bort från axeln, och rotationen avtar något.

Just detta andra scenario syns allt tydligare under den nuvarande perioden med intensiv människoskapad uppvärmning. Forskarna understryker att sedan början av 2000-talet fortskrider förlängningen av dagen i en takt som naturliga processer skulle ha behövt tusentals – eller till och med tiotusentals – år för att uppnå.

Vad fossila havsorganismer avslöjar om det förflutna

För att undersöka om liknande fenomen har uppstått tidigare gick forskarna mycket långt tillbaka i tiden. De analyserade data som sträcker sig 3,6 miljoner år tillbaka – ända till den sena delen av den geologiska perioden som kallas pliocen.

Nyckeln visade sig ligga i mikroskopiska organismer som kallas bentiska foraminiferer. Dessa encelliga varelser levde på havsbotten, och i deras skal finns en kemisk historiebok över dåtidens oceaner bevarad. Från mineralsammansättningen i de fossila foraminifererna kan man avläsa både vattentemperaturer och havsnivåer från det förflutna.

Havsnivån berättar nämligen något om hur ismassan var fördelad på jorden. Ju mer is vid polerna, desto lägre stod oceanerna. När isen smälte steg havet. Genom att kombinera foraminifer-data med modeller för jordens rotationsfysik kunde forskarna rekonstruera förändringar i dagens längd över en period på 3,6 miljoner år.

Artificiell intelligens fyllde i de saknade kapitlen

Själva fossilobservationerna var dock inte tillräckliga. Geologiska data är fulla av luckor, så forskarna tog ett verktyg från modern datavetenskap i bruk: probabilistisk djupinlärning.

En AI-algoritm tränades för att känna igen mönster i ofullständiga register och uppskatta saknade fragment med en viss grad av säkerhet. Det möjliggjorde en mer detaljerad rekonstruktion av förändringar i havsnivåer och indirekt även av massfördelningen på jorden.

Kombinationen av fossiler, geofysik och maskininlärning avslöjade hur sällan historien har sett en motsvarande takt för förlängning av dagen. Resultatet var anmärkningsvärt: under hela de 3,6 miljoner åren uppstod endast en enda period med en jämförbar takt.

Den enda historiska parallellen – och den avgörande skillnaden

Det inträffade för cirka 2 miljoner år sedan, under en period med ovanligt kraftiga glaciärcykler drivna av förändringar i jordens omloppsbana och axellutning. Den avgörande skillnaden är att dessa förändringar då sträckte sig över tiotusentals år och härstammade från solsystemets naturliga dynamik.

Den nuvarande effekten av motsvarande omfattning utspelar sig under bara några få årtionden – som följd av växthusgasutsläpp. Om mänskligheten håller fast vid den nuvarande utsläppsnivån kan klimatets inflytande på dagens längd före utgången av detta sekel överträffa månens inflytande på jordens rotationsrörelse.

Varför några få millisekunder gör en enorm skillnad

En förändring på ett par millisekunder per 100 år ger dig varken en extra kopp kaffe eller en extra ledig dag. Problemet ligger på ett helt annat plan: hela den moderna civilisationen vilar på extremt exakt tidmätning.

System som är känsliga för mikroförändringar i tid omfattar:

• Atomur – utgör grunden för den globala tidsskalan och synkroniserar telekommunikationsnät
• GPS och andra satellitnavigeringssystem – kräver nanosekund-precision för att bestämma position inom några få meter
• Styrning av elnät – förutsätter perfekt synkroniserade mätningar för att upprätthålla balansen mellan produktion och förbrukning
• Högfrekvent handel på finansmarknaderna – tusentals transaktioner per millisekund, där tidsskillnader kan innebära reella förluster
• Satelliter för klimat- och väderövervakning – är beroende av mycket exakt positionering och timing
• Global kommunikationsinfrastruktur – kräver tidssynkronisering över kontinenter
• Vetenskapliga experiment – som partikelacceleratorer vid CERN kräver extrem tidsprecision

När jorden bromsar in börjar den faktiska rotationstiden sakta avvika från den tid som atomur mäter. För att kompensera detta har man i åratal använt så kallade skottsekunder – små korrigeringar som ibland läggs till den officiella tiden. Ökar förändringshastigheten ytterligare kommer tillägg och borttagning av sådana sekunder att bli vanligare och mer tekniskt utmanande.

Vad det betyder för vardagen

I det dagliga livet kommer du inte att märka att jorden roterar en bråkdel av en tusendels sekund långsammare. Det långt viktigare är att detta är ännu en signal om omfattningen av mänsklighetens ingrepp i planetens funktionssätt.

Global uppvärmning förknippas normalt med värmeböljor, torka, översvämningar, bränder och lägre skördar. En förlängd dag är en mindre spektakulär, men ytterst talande biverkning. Den visar att vi inte bara förändrar vädret – vi påverkar något så fundamentalt som själva jordens rotationsrörelse.

Tekniskt sett blir det allt viktigare att utveckla flexibla tidsstandarder och modernisera system som måste fungera tillförlitligt vid tätare korrigeringar. Det är en uppgift för internationella institutioner som sysslar med tid, navigering och digital infrastruktur.

I klimatdebatten tillför detta ämne en ytterligare dimension. Det är ännu ett argument på listan över konsekvenser av förbränning av fossila bränslen – ett argument som inte kan avfärdas med en axelryckning. När uppvärmningen kan bromsa jordens rörelse i en takt som naturen i stort sett aldrig har upplevt är det svårt att hävda att det bara handlar om naturliga variationer. De osynliga millisekunderna har blivit ett tyst vittnesmål om hur djupt vi håller på att omforma vår planets funktionssätt.