Zmiany klimatyczne zmieniły oś Ziemi

Utrata wody na Ziemi w wyniku topnienia lodu i czynniki wywołane przez człowieka zmieniają ruch biegunów północnego i południowego.

Możliwe, że topnienie lodowców w wyniku globalnego ocieplenia było przyczyną przesunięcia biegunów, które nastąpiło w latach 90.

Lokalizacje biegunów północnego i południowego nie są ustalonymi miejscami na naszej planecie. Oś, wokół której obraca się Ziemia – a dokładniej powierzchnia, z której wyłania się niewidzialna linia – zawsze się porusza z powodu procesów, których naukowcy nie w pełni rozumieją. Sposób rozprowadzania wody na powierzchni Ziemi jest jednym z czynników powodujących erozję.

Topniejące lodowce spowodowały redystrybucję wystarczającej ilości wody, aby w połowie lat 90.XX wieku kierunek polarnego wędrowania obrócił się i przyspieszył w kierunku wschodnim. Listy z badań geofizycznych, Czasopismo AGU zawierające krótkie, bardzo wpływowe raporty o natychmiastowych skutkach, obejmujące wszystkie nauki o Ziemi i kosmosie.

„Najszybsze topnienie lodu podczas globalnego ocieplenia było najbardziej prawdopodobną przyczyną zmiany kierunku erozji polarnej w latach 90.” – powiedział Shanshan Ding, badacz z Instytutu Badań nad Zasobami Geologicznymi i Zasobami Naturalnymi Chińskiej Akademii Nauk. Uniwersytet Chińskiej Akademii Nauk i autor nowego badania.

Ziemia obraca się wokół osi nieco podobnej do szczytu, wyjaśnia Vincent Humphrey, klimatolog z Uniwersytetu w Zurychu, który nie brał udziału w tych badaniach. Jeśli ciężar górnej części zostanie przesunięty, obracająca się górna część zacznie się wyginać i kołysać wraz ze zmianą osi obrotu. To samo dzieje się na Ziemi, gdy ciężar przenosi się z jednego obszaru do drugiego.

Topnienie lodowców na Alasce, Grenlandii, południowych Andach, Antarktydzie, Kaukazie i na Bliskim Wschodzie przyspieszyło w połowie lat dziewięćdziesiątych, stając się głównym motorem, który zepchnął bieguny Ziemi do nagłego i szybkiego dryfu około 26 ° E w tempie 3,28 mm (0,129 cala) rocznie. Intensywność koloru na mapie pokazuje, gdzie zmiany w wodzie zmagazynowanej na ziemi (często w postaci lodu) wywarły największy wpływ na ruch biegunów od kwietnia 2004 do czerwca 2020 roku. Wykresy wewnętrzne pokazują zmianę masy lodowców. (kolor czarny) i obliczona zmiana poziomu wody na gruncie (kolor niebieski)) Na obszarach o największym wpływie. Źródło: Deng et al (2021) Geophysical Research Letters / AGU

Naukowcom udało się zidentyfikować przyczyny dryftów polarnych, począwszy od 2002 r., Na podstawie danych z eksperymentu Gravity Restoration and Climate Experiment (GRACE), które było wcześniej wspólnym zadaniem NASA I Niemieckie Centrum Kosmiczne, które w tym roku wystrzeliło dwa satelity i kontynuowało misję w 2018 r. Misja zebrała informacje o rozkładzie masy na całej planecie, mierząc asymetryczne zmiany grawitacji w różnych punktach.

Wcześniejsze badania opublikowane na podstawie danych z zadań GRACE ujawniły niektóre przyczyny późniejszych zmian kierunku. Na przykład, poszukiwania zidentyfikowały niedawne ruchy Arktyki z dala od Kanady i w kierunku Rosji z powodu Czynniki takie jak stopione żelazo w zewnętrznym jądrze Ziemi. Inne przemiany spowodowały częściowo tak zwaną zmianę naziemnego magazynowania wody, proces, w którym cała woda na Ziemi – w tym woda zamarznięta w lodowcach i wody gruntowe zmagazynowane pod naszymi kontynentami – jest tracona w wyniku topnienia i pompowania wód podziemnych.

Autorzy nowego badania uważają, że utrata wody na Ziemi przyczyniła się do przesunięć w znoszeniu biegunów w ciągu ostatnich dwóch dekad, zmieniając sposób dystrybucji masy na całym świecie. W szczególności chcieli sprawdzić, czy może to również wyjaśnić zmiany, które zaszły w połowie lat dziewięćdziesiątych.

W 1995 roku kierunek dryfu polarnego przesunął się z południa na wschód. Średnia prędkość dryfu w latach 1995-2020 wzrosła około 17 razy w stosunku do średniej prędkości zarejestrowanej w latach 1981-1995.

Zmiany położenia geograficznego północnych i południowych biegunów Ziemi nazywane są dryfem polarnym lub prawdziwą wędrówką polarną. Źródło: NASA / JPL-Caltech

Naukowcy znaleźli teraz sposób, aby skierować analizę współczesnego śledzenia biegunów w przeszłość, aby dowiedzieć się, dlaczego występuje ten dryf. Nowe badanie oblicza całkowitą utratę wody na Ziemię w latach 90. XX wieku przed rozpoczęciem misji GRACE.

„Wyniki dostarczają dowodów na badanie ruchu biegunów spowodowanego klimatem w przeszłości” – powiedziała Suxia Liu, hydrolog z Instytutu Badań o Ziemi i Zasobów Naturalnych Chińskiej Akademii Nauk i Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk oraz odpowiadające im ustalenia. Autor nowego badania. „Celem tego projektu, finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Technologii Chin, jest zbadanie związku między wodą a ruchem biegunów”.

Utrata wody i dryf polarny

Korzystając z danych dotyczących utraty lodowca i szacunków dotyczących pompowania wód gruntowych, Liu i współpracownicy obliczyli, jak zmieniła się woda przechowywana na Ziemi. Okazało się, że udział utraty wody z regionów polarnych jest głównym czynnikiem powodującym erozję polarną, z udziałem utraty wody w regionach niepolarnych. Cała ta utrata wody razem wyjaśniała przesunięcie bieguna polarnego na wschód.

„Myślę, że przedstawia interesujące dowody na to pytanie” – powiedział Humphrey. „Mówi ci, jak potężna jest ta ogromna zmiana – jest tak wielka, że ​​może zmienić oś Ziemi”.

Humphrey powiedział, że zmiana w osi Ziemi nie jest wystarczająco duża, aby wpłynąć na codzienne życie. Może zmienić długość dnia, w którym testujemy, ale tylko w milisekundach.

Ding powiedział, że szybsze topnienie lodu nie może w pełni wyjaśnić tej zmiany. Chociaż nie przeanalizowali tego szczegółowo, spekulowałem, że niewielka luka może wynikać z działań związanych z magazynowaniem wody gruntowej w regionach niepolarnych, takich jak niezrównoważone pompowanie wód gruntowych w rolnictwie.

Humphrey powiedział, że te dowody pokazują, jak bardzo bezpośrednia działalność człowieka może wpływać na zmiany masy wody na Ziemi. Ich analiza ujawniła znaczące zmiany masy wody na przykład w regionach takich jak Kalifornia, północny Teksas, okolice Pekinu i północne Indie – wszystkie regiony, które pompują duże ilości wód gruntowych do użytku rolniczego.

„Udział wód gruntowych jest również ważny” – powiedział Humphrey. „Tutaj masz problem lokalnej gospodarki wodnej, który jest uchwycony przez tego typu analizy”.

Liu powiedział, że badania mają jeszcze większe implikacje dla naszej wiedzy na temat magazynowania wody na Ziemi wcześniej w dwudziestym wieku^Dziesiąty stulecie. Naukowcy mają 176 lat danych na temat dryfu polarnego. Wykorzystując niektóre z metod, które ona i jej koledzy wskazali, można będzie wykorzystać te zmiany kierunku i prędkości do oszacowania ilości wody utraconej na lądzie w ostatnich latach.

Odniesienie: „Dryf polarny lat 90. wyjaśniony przez zmiany w magazynowaniu wody na ziemi”. Wysłane przez S. Deng, S. Liu, X. Mo, L. Jiang i P. Bauer-Gottwein, 22 marca 2021 r.
Doi: 10.1029 / 2020GL092114