Klimatické zmeny teraz ovplyvňujú rotáciu Zeme

Dokument s názvom „Climate‐Induced Polar Motion: 1900–2100„ od Mostafu Kiani Shahvandiho a Benedikta Soju sa zaoberá vplyvom zmien klímy, konkrétne barystatických procesov, na pohyb rotačnej osi Zeme vzhľadom na kôru, ktorý sa nazýva polárny pohyb. Autori skúmajú tento jav v období od roku 1900 do konca roku 2100.

🎯 Cieľ výskumu

Hlavný cieľ štúdie je preskúmať, ako barystatické procesy ovplyvnia polárny pohyb v 21. storočí pod rôznymi klimatickými scenármi. Bariostatické procesy zahŕňajú kontinentálne a oceánske prerozdelenie masy spôsobené topením polárnych ľadových štítov (Grónsko a Antarktída), globálnych ľadovcov a zmenami v pozemných zásobách vody (TWS). Dokument nadväzuje na predchádzajúce štúdie, ktoré ukázali rastúci vplyv prerozdelenia masy na povrchu Zeme na polárny pohyb. Predchádzajúca analýza vplyvu barystatických procesov bola obmedzená na obdobie 1900–2018, pričom budúci príspevok nebol preskúmaný.

📊 Použité klimatické scenáre

Štúdia analyzuje klímou indukovaný polárny pohyb pod rôznymi klimatickými scenármi, konkrétne Representative Concentration Pathways (RCP) a Shared Socioeconomic Pathways (SSP). Pre celkové barystatické procesy sa v štúdii podrobne analyzujú scenáre RCP2.6 (optimistický) a RCP8.5 (pesimistický), pretože predstavujú približne dolnú a hornú hranicu klimatických zmien v 21. storočí, a teda poskytujú rozsah možných dráh rotačnej osi Zeme pod vplyvom týchto procesov.

⚙️ Metodológia výskumu

Metodológia štúdie využíva údaje z dvoch období: 1900–2018 a 2019–2100. Pre skoršie obdobie sú prijaté výsledky predchádzajúcej štúdie založené na zmenách masy ľadových štítov, ľadovcov a TWS, ktoré vysvetľujú väčšinu pozorovaného polárneho pohybu. Pre neskoršie obdobie (2019–2100) sa polárny pohyb vypočítava pomocou rovnice hladiny mora na rotujúcej Zemi a dostupných projekcií pre jednotlivé barystatické procesy.

🧊 Projekcie zahŕňajú údaje pre Grónsky a Antarktický ľadový štít pod scenármi RCP2.6 a RCP8.5, pre globálne ľadovce pod viacerými scenármi RCP a SSP, a pre TWS pod vybranými scenármi SSP. Pre Grónsky a Antarktický ľadový štít sa používa prístup multimodálneho súboru. Pre TWS sa priemeruje cez tri scenáre SSP, pretože vykazujú podobné správanie a ich vplyv je menší ako u iných procesov. Je však dôležité poznamenať, že projekcie TWS nemusia zachytiť všetky relevantné zložky, ako je kvázidekádna variabilita, a sú menej presné ako údaje z obdobia 1900–2018.

📌 Hlavné zistenia

Hlavné zistenia ukazujú, že klímou indukovaný polárny pohyb je citlivý na výber klimatického scenára:

• Pod optimistickým scenárom RCP2.6 by sa rotačný pól mohol premiestniť približne o 12 metrov vzhľadom na jeho polohu v roku 1900.
• Pod pesimistickým scenárom RCP8.5 by mohlo dôjsť k premiestneniu o viac ako dvojnásobok, približne o 27 metrov vzhľadom na rok 1900.
• V období 2019-2100 dráha budúceho rotačného pólu vykazuje drift smerom na západ v porovnaní s relatívne stabilnou, beztrendovou dráhou počas 20. storočia.
• Pod scenárom RCP2.6 je smer západného driftu viac na západ (dlĺžky ≥45°Z), zatiaľ čo pod scenárom RCP8.5, vplyv významného topenia Antarktického ľadového štítu posúva pól viac na východ (dlĺžky ≤30°Z).

🧩 Príspevky jednotlivých barystatických procesov

Najdôležitejší príspevok k tomuto pohybu má topenie polárnych ľadových štítov:

• Topienie Grónskeho ľadového štítu je hlavným prispievateľom a poháňa rotačný pól prevažne smerom na západ. Tento vplyv je pod scenárom RCP8.5 viac ako dvakrát väčší ako pod RCP2.6. Drift spôsobený Grónskom je nelineárny.
• Pod scenárom RCP8.5 je ďalším významným prispievateľom topenie Antarktického ľadového štítu, ktoré spôsobuje posun smerom na východ.
• Topenie globálnych ľadovcov tiež prispieva k polárnemu pohybu, hoci v menšej miere.
• Zmeny v pozemných zásobách vody (TWS) majú najmenší príspevok k celkovému trendu, hoci sú pravdepodobnou príčinou kvázidekádnych oscilácií.

🛰️ Dôsledky pre technológie a Zem

Výsledky štúdie majú značné dôsledky:

• Znížená predvídateľnosť polárneho pohybu môže ovplyvniť operačnú presnosť aplikácií, ako je navigácia kozmických lodí a orientácia ďalekohľadov.
• Posuny v polárnom pohybe môžu tiež znížiť presnosť určovania gravitačného poľa Zeme zo satelitnej gravimetrie.
• Merateľné globálne deformácie Zeme môžu v polovici zemepisných šírok dosiahnuť až 2,8 cm.
• Polárny príliv môže viesť ku globálnym zmenám gravitácie.

⚖️ Zohľadnenie ďalších faktorov

Autori tiež poznamenávajú, že okrem klímou indukovaného polárneho pohybu môžu významne prispievať aj iné faktory:

• Glacial Isostatic Adjustment (GIA) – hoci dôležitý, pod RCP8.5 ho môže prevýšiť vplyv klimatických zmien.
• Pre najvyššiu presnosť treba zohľadniť aj dynamiku jadra a seizmické procesy.

Celkovo štúdia poskytuje odhady možného vývoja polárneho pohybu pod vplyvom klimatických zmien a jeho potenciálne dôsledky pre určovanie polohy vo vesmíre, deformáciu zemského povrchu a zmenu hladiny mora. Závislosť od klimatického scenára zdôrazňuje neistotu spojenú s budúcim vývojom polárneho pohybu, najmä v dôsledku výziev pri predpovedaní klimatických trendov. Tavaszi