Zwischen 1993 und 2010 haben Menschen so viel Grundwasser unseres Planeten entnommen und bewegt, dass dies zur Wanderung der Erdpole beitrug.
Laut einer neuen Analyse des Geophysikers Ki-Weon Seo von der Seoul National University in Südkorea führte allein der Beitrag der Grundwasserumverteilung zu einer Polarverschiebung von 80 Zentimetern (31,5 Zoll) nach Osten.
Mithilfe dieser Ergebnisse konnten Wissenschaftler bestätigen, dass frühere Schätzungen der durch menschliche Aktivitäten verursachten Grundwasserverarmung einem Gesamtanstieg des Meeresspiegels von 6 Millimetern in diesem Zeitraum entsprechen.
Die Forscher führten diese Arbeit durch, um das Phänomen der Polarbewegung und den Beitrag von Änderungen in der Wasserverteilung auf der Erde besser zu verstehen. Im Jahr 2016 gelang Wissenschaftlern ein Durchbruch bei der Aufklärung, warum die Rotationspole der Erde wandern: die Verteilung der terrestrischen Wasserspeicherung.
Nun haben Seo und seine Kollegen herausgefunden, wie stark die Bewegung des Grundwassers durch den Menschen zu dieser Wanderung beigetragen hat.
„Der Rotationspol der Erde verändert sich tatsächlich stark“, sagt Seo. „Unsere Studie zeigt, dass die Umverteilung des Grundwassers unter den klimabedingten Ursachen tatsächlich den größten Einfluss auf die Rotationspoldrift hat.“
Es macht Sinn, wenn man darüber nachdenkt. Die Erde dreht sich ähnlich wie ein Kreisel um ihre Rotationsachse. Wenn sich die Verteilungsmasse um diese Achse ändert und ungleichmäßig wird, verschiebt sich die Achse zum Ausgleich.
Der Klimawandel hat hierauf einen großen Einfluss. Wenn die gefrorenen Teile der Welt schmelzen, etwa Gletscher und Eisschilde, ändert sich die Verteilung des Wassers auf der Erdoberfläche und die Pole – die Enden der Rotationsachse – bewegen sich.
Dieser Effekt trat Anfang der 1990er Jahre deutlich hervor, und es wurde viel Arbeit geleistet, um die Rolle der Wasserumverteilung dabei zu bestimmen. Doch die Auswirkungen der Grundwasserentnahme allein waren nicht isoliert.
Basierend auf Klimamodellen schätzten Wissenschaftler im Jahr 2010, dass der Mensch zwischen 1993 und 2010 rund 2.150 Gigatonnen Grundwasser gepumpt hatte, was einem Anstieg des Meeresspiegels um etwa 6 Millimeter entspricht, was jedoch durch Beobachtungen nur schwer zu bestätigen war.
Seo und seine Kollegen gingen das Problem mithilfe von Beobachtungsdaten der Polarbewegung und Modellierung an. Zunächst modellierten sie die Polarbewegung nur unter Berücksichtigung des Beitrags der Eisschmelze von Gletschern, Eisschilden und Meereis. Anschließend fügten sie ihren Modellen unterschiedliche Ebenen der Grundwasserentnahme hinzu.
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Dies brachte sie näher an die beobachtete Bewegung heran, aber das Modell passte erst, als sie die Schätzung von 2.150 Gigatonnen verwendeten.
Die Schätzung lieferte den genauen Beitrag der Grundwasserentnahme. Ohne Berücksichtigung des Grundwasserbeitrags lag das Modell um 78,48 Zentimeter daneben.
Zwischen 1993 und 2010 verschob die Grundwasserentnahme die Pole der Erde mit einer Geschwindigkeit von 4,36 Zentimetern pro Jahr. (Wahrscheinlich übt es immer noch Einfluss aus, aber die Arbeit des Teams basiert nur auf Daten bis 2010.)
„Ich bin sehr froh, die ungeklärte Ursache für die Rotationspoldrift gefunden zu haben“, sagt Seo. „Andererseits bin ich als Bewohner der Erde und Vater besorgt und überrascht, dass das Pumpen von Grundwasser eine weitere Ursache für den Anstieg des Meeresspiegels ist.“
Die Ergebnisse könnten jedoch dazu beitragen, weitere Polarbewegungen abzuschwächen. Der größte Effekt ist bei der Grundwasserentnahme aus mittleren Breiten zu spüren. Die Forscher fanden heraus, dass der Großteil der Grundwasserentnahme zwischen 1993 und 2010 in mittleren Breiten erfolgte, hauptsächlich in Nordamerika und im Norden Indiens.
Wenn diese Regionen konzertierte Anstrengungen unternehmen würden, um die Grundwasserentnahmeraten zu begrenzen, könnte dies dazu beitragen, die Polarbewegung und den Anstieg des Meeresspiegels zu verlangsamen. Eine solche Anstrengung müsste jedoch über einen langen Zeitraum, mindestens Jahrzehnte, andauern, sagen die Forscher.
Es ist jedoch ein langwieriger Prozess, die vom Menschen verursachten Auswirkungen auf das Klima zu mildern. Je früher begonnen wird, desto besser.
„Die Beobachtung von Veränderungen im Rotationspol der Erde ist nützlich, um Unterschiede in der Wasserspeicherung auf kontinentaler Ebene zu verstehen“, sagt Seo.
„Polarbewegungsdaten sind bereits seit dem späten 19. Jahrhundert verfügbar. Wir können diese Daten also möglicherweise nutzen, um die Schwankungen der kontinentalen Wasserspeicherung in den letzten 100 Jahren zu verstehen. Gab es aufgrund der Klimaerwärmung Änderungen im Wasserhaushalt? Die Polarbewegung könnte.“ Behalten Sie die Antwort.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe.