Klimawandel wirkt bis in die Erdrotation hinein

Dass der Klimawandel Gletscher und Eisschilde schmelzen lässt, den Meeresspiegel anhebt und Wetterextreme verändert, ist seit Jahren gut dokumentiert. Weniger bekannt ist, dass diese Prozesse sogar die Rotation der Erde beeinflussen. Genau das beschreibt nun eine neue Studie im Fachjournal Journal of Geophysical Research: Solid Earth: Der gegenwärtige klimabedingte Anstieg der Tageslänge ist nach Einschätzung der Autoren im Vergleich der vergangenen 3,6 Millionen Jahre außergewöhnlich und hebt sich deutlich von früheren natürlichen Schwankungen ab.

Im Kern geht es um einen kleinen, aber messbaren Effekt. Die Erde rotiert nicht mit absolut konstanter Geschwindigkeit. Neben dem Mondeinfluss und Prozessen im Erdinneren können auch Massenverschiebungen an der Oberfläche die Rotationsgeschwindigkeit verändern. Nach den Angaben der Autoren verlängert sich der Tag derzeit klimabedingt um rund 1,33 Millisekunden pro Jahrhundert. Im Alltag ist das bedeutungslos, für hochpräzise Zeitmessung und Raumfahrt-Navigation jedoch nicht völlig trivial.

Warum schmelzendes Eis die Erde abbremst

Die physikalische Idee dahinter ist vergleichsweise anschaulich. Wenn Eismassen an den Polen und in Gebirgen schmelzen, gelangt mehr Wasser in die Ozeane. Dadurch verlagert sich Masse auf der Erde räumlich um. Diese Umverteilung erhöht das Trägheitsmoment des Planeten und bremst die Rotation leicht ab — ähnlich wie eine Eiskunstläuferin, die sich langsamer dreht, sobald sie die Arme ausstreckt. Genau dieses Bild verwenden auch die beteiligten Forschenden in ihren Erläuterungen.

Wichtig ist dabei die Einordnung: Die Mondanziehung beeinflusst die Tageslänge weiterhin stark. Die neue Studie behauptet nicht, dass der Klimawandel nun der einzige oder grundsätzlich größte Taktgeber der Erdrotation sei. Sie zeigt vielmehr, dass der heutige klimabedingte Änderungsimpuls im historischen Vergleich außergewöhnlich schnell geworden ist. Laut der Universitätsmitteilungen könnte der Einfluss des Klimawandels auf die Tageslänge bis zum Ende des 21. Jahrhunderts sogar stärker werden als der des Mondes. Das ist eine Projektion und keine bereits eingetretene Beobachtung.

Studiendesign: Fossile Archive statt Millionen Jahre alter Uhren

Die methodische Besonderheit der Arbeit liegt darin, dass es für die tiefe Erdgeschichte natürlich keine direkten Rotationsmessungen gibt. Die Autoren rekonstruieren frühere Änderungen der Tageslänge daher indirekt. Dafür nutzten sie benthische Foraminiferen, also fossile Gehäuse einzelliger Meeresorganismen. Aus deren chemischer Zusammensetzung lassen sich frühere Meeresspiegelschwankungen ableiten. Aus diesen Meeresspiegelveränderungen wiederum berechneten die Forschenden mathematisch Änderungen der Tageslänge.

Zusätzlich kam ein physik-informiertes probabilistisches Diffusionsmodell zum Einsatz, also ein spezieller Deep-Learning-Ansatz, der physikalische Zusammenhänge berücksichtigt und gleichzeitig mit den erheblichen Unsicherheiten paläoklimatischer Daten umgehen soll. Nach Darstellung der Autoren ist dies die erste Studie, die fossile Archive gezielt verwendet, um die Geschichte klimabedingter Änderungen der Tageslänge über einen Zeitraum bis zurück ins späte Pliozän zu rekonstruieren.

Was die Daten zeigen

Die Analyse ergibt, dass es während des Quartärs, also grob in den letzten 2,6 Millionen Jahren, immer wieder deutliche Schwankungen der Tageslänge gab, ausgelöst durch das Wachsen und Abschmelzen großer kontinentaler Eisschilde. Solche Schwankungen sind also nicht grundsätzlich neu. Neu ist nach Interpretation der Autoren die Geschwindigkeit, mit der sich die Tageslänge heute verändert. Im Datensatz ragt insbesondere der Zeitraum 2000 bis 2020 heraus. Nur einmal, vor rund 2 Millionen Jahren, sei die Änderungsrate annähernd vergleichbar gewesen.

Daraus leiten die Autoren eine weitergehende Deutung ab: Wenn die heutige Verlängerung des Tages im Vergleich der letzten 3,6 Millionen Jahre so stark hervorsticht, dann spricht das aus ihrer Sicht dafür, dass auch die Rate des modernen Klimawandels mindestens seit dem späten Pliozän beispiellos ist. Diese Formulierung ist eine wissenschaftliche Interpretation der rekonstruierten Daten — nicht einfach eine direkte Messgröße. Sie ist in der Studie und in den Mitteilungen der beteiligten Institutionen aber klar so angelegt.

Was das nicht bedeutet

Die Studie zeigt keinen dramatischen, im Alltag spürbaren Effekt. Niemand wird bemerken, dass Tage „länger werden“. Es geht um Millisekunden über sehr lange Zeiträume. Die Arbeit belegt auch nicht, dass allein der Klimawandel sämtliche Rotationsschwankungen der Erde erklärt. Die Forschenden verweisen ausdrücklich darauf, dass die Tageslänge auch von der Mondanziehung, Vorgängen im Erdinneren, an der Oberfläche und in der Atmosphäre beeinflusst wird.

Ebenso wichtig ist die Unterscheidung zwischen Beobachtung und Schlussfolgerung. Beobachtet beziehungsweise rekonstruiert wird eine klimabedingte Änderung der Tageslänge. Die Attribution auf menschliche Einflüsse erfolgt, weil der aktuelle schnelle Meeresspiegelanstieg wesentlich durch das menschengemachte Abschmelzen von Eisschilden und Gletschern getrieben wird. Diese Kausalkette ist in den Pressemitteilungen klar benannt; sie stützt sich außerdem auf frühere Arbeiten des Teams, darunter eine 2024 in den PNAS publizierte Studie zum wachsenden Einfluss des Klimawandels auf Schwankungen der Tageslänge.

Methodische Stärken und Limitationen

Die Stärke der Studie liegt in der Verbindung aus Paläoklima-Proxy, physikalischer Modellierung und probabilistischem maschinellem Lernen. Das erlaubt es, aus unsicheren historischen Daten dennoch robuste Wahrscheinlichkeitsräume für frühere Meeresspiegel- und Rotationsänderungen abzuleiten. Gerade weil direkte Messungen über Millionen Jahre fehlen, ist dieser methodische Umweg wissenschaftlich interessant.

Die Grenzen liegen ebenfalls auf der Hand. Rekonstruktionen aus fossilen Archiven sind immer indirekt. Sie hängen davon ab, wie zuverlässig chemische Signale in Foraminiferen frühere Meeresspiegel abbilden und wie belastbar die anschließende Modellübersetzung in Änderungen der Tageslänge ist. Dazu kommen Unsicherheiten in den zugrunde liegenden Paläoklimadaten. Die Autoren adressieren diese Unsicherheiten laut den Universitätsmitteilungen gerade durch ihren probabilistischen Modellansatz, vollständig beseitigt werden sie dadurch aber naturgemäß nicht. Angaben zu einer klassischen Stichprobe im Sinn biomedizinischer Forschung gibt es hier nicht, weil es sich um eine geophysikalische Rekonstruktionsstudie und nicht um ein Experiment mit Probanden handelt.

Relevanz über die Symbolik hinaus

Der praktische Effekt bleibt winzig, die wissenschaftliche Aussage ist jedoch groß. Der Klimawandel verändert nicht nur Temperaturen, Ozeane und Eisschilde, sondern greift in die Dynamik des gesamten Erdsystems ein. Dass sich dieser Einfluss inzwischen sogar in der Rotationsgeschichte des Planeten als Ausreißer abzeichnet, ist vor allem ein starkes geophysikalisches Signal. Für präzisionsabhängige Anwendungen wie Raumfahrt und exakte Erdorientierungsparameter kann das zudem relevanter werden, als es die kleine Zahl auf den ersten Blick vermuten lässt.

Interessenkonflikte und Transparenz

Zu möglichen Interessenkonflikten machen die von mir eingesehenen Mitteilungen keine Angaben. Ob und welche Conflict-of-Interest-Erklärungen im Volltext der Fachpublikation hinterlegt sind, lässt sich aus den frei zugänglichen Vorschauen hier nicht vollständig verifizieren.