Perubahan iklim memperlambat rotasi bumi

Mencairnya es di kutub akibat perubahan iklim mendistribusikan kembali massa bumi, memperlambat rotasinya dan sedikit memperpanjang hari, seperti yang disoroti oleh penelitian dari Institut Teknologi Federal Swiss di Zurich. NASAHal ini menunjukkan pengaruh manusia yang lebih besar terhadap dinamika rotasi bumi dibandingkan yang diketahui sebelumnya.

Perubahan iklim menyebabkan mencairnya es di Greenland dan Antartika. Akibatnya, air dari wilayah kutub tersebut mengalir ke lautan dunia – terutama ke daerah tropis. “Ini berarti terjadi pergeseran massa, dan ini mempengaruhi rotasi bumi,” jelas Benedikt Soja, profesor geodesi luar angkasa di Departemen Teknik Sipil, Lingkungan dan Geomatika di Institut Teknologi Federal Swiss di Zurich.

“Ini seperti seorang pemain seluncur es menari mengikuti musik, pertama-tama mendekatkan lengannya ke tubuh lalu merentangkannya,” kata Suga. Rotasi yang awalnya cepat menjadi lebih lambat karena massa menjauh dari sumbu rotasi, sehingga meningkatkan inersia fisik. Dalam fisika, kita berbicara tentang hukum kekekalan momentum sudut, dan hukum yang sama juga mengatur rotasi bumi. Jika bumi berotasi lebih lambat, maka hari akan menjadi lebih panjang. Dengan demikian perubahan iklim juga mengubah lamanya satu hari di Bumi, meski hanya sedikit.

Dengan dukungan NASA, para peneliti di Institut Teknologi Federal Swiss di Zurich dari kelompok SOGA telah menerbitkan dua penelitian baru di jurnal ilmiah. Ilmu pengetahuan alam dan geologi Dan Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional (PNAS) tentang bagaimana perubahan iklim akan mempengaruhi pergerakan kutub dan panjang hari.

Perubahan iklim tidak hanya dipengaruhi oleh bulan

Dalam penelitian yang diterbitkan dalam Journal of National Academy of Sciences, para peneliti di Swiss Federal Institute of Technology di Zurich menunjukkan bahwa perubahan iklim juga menyebabkan lamanya satu hari bertambah beberapa milidetik dari saat ini 86.400 detik. Hal ini karena air mengalir dari kutub ke garis lintang yang lebih rendah sehingga memperlambat kecepatan rotasi.

Alasan lain perlambatan ini adalah gesekan pasang surut, yang dirangsang oleh Bulan. Namun studi baru ini menghasilkan kesimpulan yang mengejutkan: Jika manusia terus mengeluarkan lebih banyak gas rumah kaca, dan suhu bumi meningkat, hal ini pada akhirnya akan berdampak lebih besar pada kecepatan rotasi bumi dibandingkan pengaruh Bulan, yang menentukan peningkatan… . Panjang hari selama milyaran tahun. “Manusia memiliki dampak yang lebih besar terhadap planet kita daripada yang kita sadari, dan hal ini tentu saja membebankan tanggung jawab besar pada kita untuk masa depan planet kita,” Soga menyimpulkan.

Sumbu rotasi bumi mengalami pergeseran

Namun, pergeseran massa di dan di dalam permukaan bumi yang disebabkan oleh mencairnya es tidak hanya mengubah kecepatan rotasi bumi dan lamanya hari: seperti yang dijelaskan para peneliti di Ilmu pengetahuan alam dan geologiItu juga mengubah sumbu rotasi. Artinya, titik-titik pertemuan sumbu rotasi dengan permukaan bumi sedang bergerak. Para peneliti dapat mengamati pergerakan kutub ini, yang dalam jangka waktu lebih lama mencapai sekitar sepuluh meter per seratus tahun. Bukan hanya pencairan lapisan es yang berperan di sini, tapi juga pergerakan yang terjadi di interior bumi. Jauh di dalam mantel bumi, tempat batuan menjadi kental karena tekanan tinggi, terjadi perpindahan dalam jangka waktu yang lama. Ada juga aliran panas pada logam cair di inti luar bumi, yang bertanggung jawab menghasilkan medan magnet bumi dan menyebabkan transformasi massa.

Dalam model paling komprehensif hingga saat ini, Soja dan timnya kini telah menunjukkan bagaimana gerakan kutub muncul dari proses individu di inti, di mantel, dan dari iklim di permukaan. Studi mereka baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Ilmu pengetahuan alam dan geologi“Untuk pertama kalinya, kami memberikan penjelasan lengkap tentang penyebab pergerakan kutub jangka panjang. Dengan kata lain, kini kami mengetahui mengapa dan bagaimana sumbu rotasi bumi bergerak relatif terhadap kerak bumi,” kata Mustafa Kayani Shahavandi, salah satu peneliti. Mahasiswa doktoral Soja dan penulis utama studi tersebut.

Ada satu temuan yang menonjol dalam penelitian mereka di Ilmu pengetahuan alam dan geologi: Proses-proses yang terjadi di dalam dan di dalam bumi saling berhubungan dan mempengaruhi satu sama lain. “Perubahan iklim menyebabkan sumbu rotasi bumi bergerak, dan umpan balik yang dihasilkan dari kekekalan momentum sudut juga tampaknya mengubah dinamika inti bumi,” jelas Soga. “Oleh karena itu, perubahan iklim yang berkelanjutan bahkan dapat mempengaruhi proses yang terjadi jauh di dalam bumi dan memiliki skala yang lebih besar dari perkiraan sebelumnya,” tambah Kayani Shahwandi. Namun, hal ini tidak perlu dikhawatirkan karena dampaknya kecil dan kecil kemungkinannya menimbulkan risiko.

Hukum fisik dikombinasikan dengan kecerdasan buatan

Dalam studi mereka tentang gerakan kutub, para peneliti menggunakan apa yang dikenal sebagai jaringan saraf berdasarkan informasi fisika. Ini adalah jaringan baru kecerdasan buatan (Kecerdasan Buatan) Metode yang digunakan peneliti untuk menerapkan hukum dan prinsip fisika untuk mengembangkan algoritma yang sangat kuat dan andal Pembelajaran mesinKiyani Shahwandi didukung oleh Siddhartha Mishra, Profesor Matematika di ETH Zurich, yang pada tahun 2023 menerima ETH Zurich Rössler Prize, penghargaan penelitian terbesar di universitas tersebut, dan merupakan spesialis di bidang ini.

Algoritme yang dikembangkan oleh Kayani Shahwandi memungkinkan untuk pertama kalinya mencatat semua pengaruh berbeda pada permukaan bumi, pada mantelnya, dan pada intinya, dan untuk memodelkan kemungkinan interaksinya. Hasil perhitungan menunjukkan bagaimana kutub rotasi bumi telah bergerak sejak tahun 1900. Nilai model ini sangat sesuai dengan data nyata yang diberikan oleh pengamatan astronomi di masa lalu dan satelit selama 30 tahun terakhir, yang berarti model tersebut juga memungkinkan prediksi. dari masa depan.

Penting untuk perjalanan luar angkasa

“Bahkan jika rotasi bumi hanya berubah secara perlahan, efek ini harus diperhitungkan saat melakukan navigasi di luar angkasa – misalnya, saat mengirim pesawat luar angkasa untuk mendarat di planet lain,” kata Soga. Bahkan penyimpangan kecil hanya satu sentimeter di permukaan tanah dapat berkembang menjadi penyimpangan ratusan meter dalam jarak yang sangat jauh. “Jika tidak, tidak mungkin mendarat di lubang tertentu di permukaan bumi. Mars,” Dia berkata.

Referensi:

“Peran perubahan iklim yang semakin dominan terhadap perubahan panjang hari” oleh Mustafa Kayani Shahwandi, Surendra Adhikari, Matthew Dombiri, Siddhartha Mishra, dan Benedict Soja, 15 Juli 2024, Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.
DOI: 10.1073/pnas.2406930121

“Kontribusi proses inti, mantel, dan iklim terhadap pergerakan kutub bumi” oleh Mustafa Kayani Shahwandi, Surendra Adhikari, Matthew Domperi, Sadiq Modiri, Robert Heinkelmann, Harald Schuh, Siddhartha Mishra, dan Benedikt Soja, 12 Juli 2024, Ilmu pengetahuan alam dan geologi.
doi: 10.1038/s41561-024-01478-2