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Vergleich fossiler Archive mit heutigen Messungen – Aktuelle Zunahme der Tageslänge sticht in Klimageschichte deutlich hervor
Der Klimawandel verlängert unsere Tage, da das Ansteigen der Meeresspiegel die Erdrotation verlangsamt. Wissenschafter der Universität Wien und der ETH Zürich konnten nun zeigen, dass der derzeitige Anstieg der Tageslänge – 1,33 Millisekunden pro Jahrhundert – in den letzten 3,6 Millionen Jahren klar hervorsticht. Die Schwankungen der Tageszeit vor Millionen von Jahren ermittelte das Team mithilfe der fossilen Überreste einzelliger Meeresorganismen, so genannter benthischer Foraminiferen. Die Studie erschien aktuell im "Journal of Geophysical Research: Solid Earth".
Dass ein Tag exakt 24 Stunden hat, ist keineswegs gegeben – vielmehr verändert sich die Tageslänge durch die Mondanziehung oder geophysikalische Prozesse im Erdinneren, an der Oberfläche und in der Atmosphäre. Auch der gegenwärtige Klimawandel nimmt Einfluss auf die Tageslänge: So konnte bereits gezeigt werden, dass sich unsere Tage derzeit klimabedingt mit einer Rate von 1,33 Millisekunden pro 100 Jahren verlängern. Grund dafür ist vor allem die Umverteilung der Masse zwischen Kontinenten und Ozeanen durch das Schmelzen der polaren Eisschilde und der Gebirgsgletscher. In einer neuen Studie, die aktuell im "Journal of Geophysical Research: Solid Earth" erscheint, wiesen die Studienleiter Mostafa Kiani Shahvandi von der Universität Wien und Benedikt Soja von der ETH Zürich nun nach, dass dieser rasante Anstieg der Tageslänge innerhalb der letzten 3,6 Millionen Jahren beispiellos ist.
Die Erde als Eiskunstläuferin
"In unserer früheren Arbeit hatten wir gezeigt, dass aufgrund der beschleunigten Schmelze der polaren Eisschilde und der Gebirgsgletscher im 21. Jahrhundert der Meeresspiegel steigt, was die Erdrotation verlangsamt und daher die Tage verlängert – vergleichbar einer Eiskunstläuferin, die sich langsamer dreht, wenn sie die Arme ausstreckt, und schneller, wenn sie diese nah am Körper hält", erklärt Mostafa Kiani Shahvandi vom Institut für Meteorologie und Geophysik der Universität Wien. "Unklar blieb damals jedoch, ob es auch früher schon Phasen gab, in denen das Klima die Tageslänge ähnlich rasant erhöht hat."
Foraminiferen zeigen Meeresspiegel an
Um diese Frage zu beantworten, nutzten die beiden Wissenschafter in ihrer aktuellen Studie die fossilen Überreste einzelliger Meeresorganismen, so genannter benthischer Foraminiferen. "Anhand der chemischen Zusammensetzung der Gehäuse der Foraminiferen kann man die Schwankungen der Meeresspiegel nachvollziehen und mathematisch die Schwankungen der Tageslänge ableiten," erklärt Erstautor Kiani Shahvandi von der Universität Wien. Um robustere Schlussfolgerungen zu ziehen, verwendete das Forschungsteam einen speziellen probablistischen Deep-Learning-Algorithmus, das sogenannte physik-informierte Diffusionsmodell: "Dieses Modell erfasst die Physik der Meeresspiegeländerung, ist aber gleichzeitig robust gegenüber den großen Unsicherheiten in den Paläoklimadaten", so der Klimawissenschafter und Geophysiker Kiani Shahvandi.
Das Ergebnis: Während der quartären Eiszeit (die vergangenen 2,6 Millionen Jahre) kam es durch das Anwachsen und Abschmelzen großer kontinentaler Eisschilde immer wieder zu großen Schwankungen der Tageszeit infolge von Meeresspiegel-Änderungen. Verglichen mit Werten des 21. Jahrhunderts zeigte sich jedoch klar, dass die aktuelle Zunahme der Tageslänge in der Klimageschichte der letzten 3,6 Millionen Jahren deutlich hervorsticht. "Nur einmal – vor etwa 2 Millionen Jahren – war die Veränderungsrate der Tageslänge fast vergleichbar, aber nie zuvor oder danach hat die planetare 'Eiskunstläuferin' ihre Arme und den Meeresspiegel so schnell angehoben wie zwischen 2000 und 2020", sagt Kiani Shahvandi.
Rate der Tageszeitänderung seit spätem Pliozän beispiellos
"Dieser rasche Anstieg der Tageslänge impliziert, dass die Rate des modernen Klimawandels zumindest seit dem späten Pliozän vor 3,6 Millionen Jahren beispiellos ist. Daher kann der derzeitig rasche Tageszeitanstieg hauptsächlich menschlichen Einflüssen zugeschrieben werden", sagt Benedikt Soja, Professor für Weltraumgeodäsie an der ETH Zürich. "Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wird sich der Klimawandel sogar stärker auf die Tageslängen auswirken als der Mond. Auch wenn es sich nur um Millisekunden handelt, könne der Anstieg der Tageszeit in vielen Bereichen Probleme verursachen, etwa bei der präzisen Navigation im Weltraum, die genaue Informationen über die Erdrotation erfordert", so Soja.
Diese Studie von Mostafa Kiani Shahvandi (Universität Wien) und Benedikt Soja (ETH Zürich) ist die erste, die Fossilarchive zur Erforschung der Geschichte klimabedingter Tageszeit-Änderungen untersucht. Sie bietet damit eine Verbindung zwischen vergangenen und zukünftigen klimatischen Auswirkungen auf die Erdrotation.
Zusammenfassung:
• Der irdische Tag verlängert sich derzeit um etwa 1.33 ms pro Jahrhundert, hauptsächlich weil der klimabedingte Meeresspiegelanstieg durch schmelzendes Eis die Massenverteilung verändert und die Erdrotation verlangsamt.
• Die Forscher rekonstruierten frühere Tageslängen-Änderungen, indem sie aus Fossilien benthischer Foraminiferen Meeresschwankungen ableiteten und ein physik-informiertes Diffusionsmodell anwendeten.
• Die Ergebnisse zeigen, dass der heutige Klimawandel mindestens seit dem späten Pliozän (vor 3,6 Millionen Jahren) beispiellos ist und dass der aktuelle Anstieg der Tageslänge vorwiegend menschengemacht ist.
• Bis zum späten 21. Jahrhundert dürfte der Klimaeinfluss auf die Tageslänge den Effekt des Mondes übertreffen.
• Obwohl es sich nur um Millisekunden handelt, können diese Änderungen potenziell präzisionskritische Systeme wie die Weltraumnavigation beeinträchtigen.
Über die Universität Wien:
Die Universität Wien setzt seit über 650 Jahren Maßstäbe in Bildung, Forschung und Innovation. Heute ist sie unter den Top 100 und damit den Top 4 Prozent aller Universitäten weltweit gerankt sowie in aller Welt vernetzt. Mit über 180 Studien und mehr als 10.000 Mitarbeitenden ist sie einer der größten Wissenschaftsstandorte Europas. Hier treffen Menschen aus unterschiedlichsten Disziplinen zusammen, um Spitzenforschung zu betreiben und Lösungen für aktuelle und künftige Herausforderungen zu finden. Ihre Studierenden und Absolvent*innen gehen mit Innovationsgeist und Neugierde komplexe Herausforderungen mit reflektierten und nachhaltigen Lösungen an.
Mostafa Kiani Shahvandi, PhD
Institut für Meteorologie und Geophysik,
Universität Wien
1090 Wien, Josef-Holaubek-Platz 2
mostafak57@univie.ac.at
Prof. Dr. Benedikt Soja
Departement Bau, Umwelt und Geomatik,
ETH Zürich
8093 Zürich, Robert-Gnehm-Weg 15
T: +41 44 633 73 40
T: +41 44 633 30 63
sojab@ethz.ch
Kiani Shahvandi, M., Soja, B. (2026). Climate-induced length of day variations since the Late Pliocene. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 131, e2025JB032161.
DOI: 10.1029/2025JB032161
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025JB032161
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Meer / Klima, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsergebnisse
Deutsch
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