Ein Geologe erklärt, dass der Klimawandel nicht auf einen einfachen Anstieg des durchschnittlichen Meeresspiegels auf dem gesamten Planeten beschränkt ist.
Jerry Mitrovica widerlegt seit Jahrzehnten konventionelle Weisheit. Als Harvard-Geophysiker untersucht er die innere Struktur der Erde und ihre Prozesse, die Bereiche wie Klimatologie, menschliche Migration und sogar die Suche nach Leben auf anderen Planeten betreffen. Zu Beginn seiner Karriere zeigten er und seine Kollegen, dass sich die tektonischen Platten der Erde nicht nur von einer Seite zur anderen bewegen, was zur
Drift der Kontinente führt , sondern auch auf und ab. Indem er die Aufmerksamkeit von der Horizontalen der modernen Geophysik auf die Vertikale lenkte, half er dabei, herauszufinden, was er selbst als postmoderne Geophysik bezeichnet. Mitrovica hat kürzlich alte Ideen über Faktoren, die den Meeresspiegel ernsthaft verändern, wiederbelebt und neu belebt, deren Folgen für die Untersuchung des Klimawandels aus dem Zustand von Gletschern und Eisplatten sehr wichtig sind.
Wir trafen uns mit Mitrovica in seinem geräumigen Büro in der Nähe der berühmten Harvard-Mineraliensammlung. Obwohl er über umfangreiche Erfahrung im öffentlichen Sprechen und viele Auszeichnungen verfügt, spricht er in normaler Umgebung leise und lehnt Komplimente ab. Er spricht oft darüber, wie seine Kollegen, Doktoranden und Lehrer ihn zur Arbeit inspirierten und dazu beitrugen.
Dies mag nicht intuitiv erscheinen, aber das Abschmelzen der Gletscher kann an einem Ort zu einem Abfall des Meeresspiegels und an einem anderen, weiter entfernten Ort zu einem Wachstum führen.Einige Ihrer jüngsten Arbeiten befassen sich mit der Anziehungskraft von Meerwasser und Eisplatten. Das ist unerwartet.Dies ist einfach Newtons Gesetz der Anziehung, wie es auf die Erde angewendet wird. Die Eisdecke übt wie Sonne und Mond eine Anziehungskraft auf das umgebende Wasser aus. Daran besteht kein Zweifel.
Was passiert, wenn ein großer Gletscher wie die grönländische Eisdecke schmilzt?Drei Dinge passieren. Erstens befindet sich all dieses geschmolzene Wasser im Ozean. Daher wird die Gesamtmasse des Ozeans definitiv wachsen, wenn die Eisplatten schmelzen - wie es heute geschieht. Die zweite ist die Gravitationskraft, die der Eisschild auf die umgebenden Gewässer ausübt und abnimmt. Infolgedessen bewegt sich Wasser von der Eisdecke weg. Drittens steigt mit dem Schmelzen des Eises die Erde darunter auf; Rückstoß tritt auf.
Was ist der kombinierte Effekt des Schmelzens der Eisdecke, des Wasserflusses und der verringerten Schwerkraft?Der Einfluss der Schwerkraft ist groß. Wenn die Eisdecke schmilzt, fällt sie in der Nähe ihres Meeresspiegels. Dies ist nicht intuitiv. Die Frage ist, wie weit ich vom Eisschild entfernt sein sollte, damit die Auswirkungen der Verringerung der Schwerkraft und der Erhöhung der Kruste so gering werden, dass der Meeresspiegel zu steigen beginnt. Dies ist auch nicht intuitiv. Dies ist etwa 2000 km vom Eisschild entfernt. Wenn das Eis Grönlands morgen verschwinden würde, würde der Meeresspiegel in Island, Neufundland, Schweden und Norwegen - und alle befinden sich in einem Umkreis von 2000 km von Grönland - fallen. An der grönländischen Küste könnte der Fall 30-50 m betragen. Je weiter Grönland entfernt ist, desto stärker ist die Abrechnung. Wenn die grönländische Eisdecke schmilzt, steigt der Meeresspiegel in der südlichen Hemisphäre um 30% über dem Durchschnitt. Das ist viel.
Was passiert nach dem Schmelzen des Eises in der Antarktis?Wenn die Eisdecke der Antarktis schmilzt, sinkt der Meeresspiegel in der Nähe. Aber es wird mehr wachsen als auf der Nordhalbkugel zu erwarten wäre. Dieses Muster wird als Meeresspiegelspuren bezeichnet, da jede Eisdecke ihre eigene Geometrie hat. Grönland gibt eine Geometrie der Meeresspiegeländerung und die Antarktis eine andere. Berggletscher haben ihre eigenen Spuren. Dies erklärt die Variabilität des Meeresspiegels. Dies ist auch eine wichtige Gelegenheit. Wenn jemand den Klimawandel aufgrund geografischer Schwankungen des Meeresspiegels leugnet - das heißt, er wächst nicht überall gleich -, kann man sagen: „Dies ist nicht der Fall, da schmelzende Eisplatten eine geografisch variable Veränderung des Meeresspiegels bewirken.“ Diese Variabilität kann verwendet werden, um zu berechnen, wie viele Prozent aus Grönland, wie viel aus der Antarktis und wie viel aus Berggletschern stammen. Sie können die Schmelzquelle bestimmen. Und dies ist ein wichtiges Argument für das öffentliche Risiko.
Warum ist die Quelle des Schmelzens so wichtig?Wenn Sie an der Ostküste der USA oder in Holland leben, müssen Sie sich keine Gedanken darüber machen, wohin der globale Meeresspiegel führt. Vor einigen Jahren war ich in Holland und habe versucht, die Einheimischen davon zu überzeugen, dass sie sich in Grönland weniger Sorgen um das Abschmelzen der Eisdecke machen müssen als in der Antarktis. Dies wird aber nicht wahrgenommen. Wenn ich Vorträge halte, schütteln die Leute nur den Kopf. Sie glauben nicht, wenn ich diese Kreise um die schmelzende Eisdecke Grönlands zeige und den Bereich anzeige, in dem der Meeresspiegel sinken wird. Unsere Intuition basiert darauf, am Ufer entlang zu gehen oder Wasserhähne zu benutzen. Es basiert nicht auf Gedanken darüber, was passieren wird, wenn eine der Haupteisplatten schmilzt.
Eine schmelzende Eisdecke beeinflusst den Meeresspiegel auf zwei Arten. Eine Abnahme der Anziehungskraft senkt den Meeresspiegel in der Nähe des Schildes. Gleichzeitig wird es durch Wasser, das in den Ozean fließt, angehoben. Wenn also Grönlands Eisschild ins Meer fallen würde, würde das geschmolzene Wasser den Meeresspiegel stark anheben. Aber die nahe gelegenen Länder würden einen Rückgang der Niveaus verzeichnen.Warum sind Sie sicher, dass die Gletscher des Planeten, einschließlich der Polkappen, weiter schmelzen werden?Eine Möglichkeit zu verstehen, wohin sich unsere Aufwärmwelt bewegt, besteht darin, das Klimamodell zu vertreiben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, in die Vergangenheit zu schauen und zu fragen, was die Eisplatten getan haben, als die Temperatur das letzte Mal gleich oder etwas höher war. Jetzt befinden wir uns in einer warmen Zwischenzeit zwischen den Gletscherzyklen. Wenn die Menschen das Klima nicht erwärmen würden, müsste sich die Erde auf den Eintritt in die nächste
Eiszeit in der Zukunft vorbereiten. Die letzte interglaziale Periode davor war vor etwa 120.000 Jahren. Natürlich hatten die Menschen vor 120.000 Jahren keinen Einfluss auf das Klima. Es war eine natürliche Klimavariabilität.
Wie haben sich die Eisplatten verhalten, als das Klima das letzte Mal so warm war?Das letzte Mal, als es so warm war wie jetzt, verschwanden die Eisplatten, die wir für stabil halten, wenn auch nicht schnell. Warum erwarten wir in den nächsten paar hundert oder tausend Jahren etwas anderes? Es gibt keinen Grund dafür, es sei denn, wir tun etwas, um den Prozess umzukehren.
Okay, nehmen wir an, wir erwarten, dass die Erwärmung die Eisdecke schmilzt und den Meeresspiegel erhöht. Aber wo sind die Beweise dafür, dass wir diesen Prozess heute erleben?Die durchschnittliche Veränderung des Meeresspiegels im 20. Jahrhundert betrug 1,2 mm pro Jahr. In den letzten 20 Jahren haben wir eine durchschnittliche Veränderung von 3 mm pro Jahr gesehen - eine 2,5-fache Zunahme gegenüber dem 20. Jahrhundert. Ein sehr gutes Argument für Skeptiker, die behaupten, dass sich nichts ändert oder nichts schlechter wird. Schon schlimmer geworden. Und wenn Sie sich die Vergangenheit seit Tausenden von Jahren ansehen, finden Sie viele praktische Werkzeuge. Aufzeichnungen über Finsternisse oder römische Aquarien.
Was können uns römische Aquarien über den Meeresspiegel sagen?Während der Zeit des
Octavian Augustus bauten
die reichen Römer Aquarien. Die Fischer kamen mit einem Fang und legten ihn dort ab, damit der Fisch frisch war, als sie ihn essen wollten - die Römer wollten den Fisch mehrere Tage oder Wochen am Leben erhalten. Die Römer waren Ingenieure, deshalb bauten sie diese Panzer sehr genau nach dem Meeresspiegel. Es ist notwendig, dass die Wände nicht sehr niedrig sind, da die Fische bei Flut wegschwimmen können und nicht sehr hoch, damit die Wellen das Wasser in den Aquarien aktualisieren.
Kurt Lambek, Professor an der Australian National University, erkannte, dass durch die Untersuchung des heutigen Meeresspiegels im Vergleich zur Höhe der Wände dieser Aquarien gesagt werden kann, wie sich der Meeresspiegel in den letzten 2500 Jahren verändert hat. Wenn der Meeresspiegel in den letzten 2500 Jahren mit einer Geschwindigkeit ansteigen würde, mit der er im 20. Jahrhundert anstieg, wären diese Aquarien 4 Meter unter Wasser - und ich kann Ihnen versichern, dass dies nicht der Fall ist. Sie können gesehen werden. Sie können am Ufer entlang gehen, und sie können von dort aus gesehen werden. Dies deutet darauf hin, dass der Meeresspiegel nicht mit der Geschwindigkeit ansteigen konnte, die wir im 20. Jahrhundert lange Zeit gesehen haben. Der Meeresspiegel ist in den letzten 2500 Jahren nicht so stark gestiegen wie im 20. Jahrhundert.
Und was können uns die babylonischen Aufzeichnungen über Finsternisse vor 2500 Jahren über den Klimawandel sagen?Sie können diese Notizen studieren und sicher sagen, zu welchem Zeitpunkt die Sonnenfinsternis in Babylon aufgezeichnet wurde. Dann können Sie Berechnungen durchführen und sagen, wann diese Sonnenfinsternis stattgefunden hätte, wenn sich die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit der Erde seit diesem Moment nicht geändert hätte. Und dies kann für griechische, arabische, babylonische und chinesische Aufzeichnungen von Finsternissen getan werden - so wie es der britische Professor F. Richard Stevenson tat. Er baute wie andere Wissenschaftler vor ihm einen Tisch mit einer großen Anzahl ähnlicher Finsternisse und zeigte in den letzten mehreren tausend Jahren eine deutlich sichtbare Verlangsamung der Erdrotationsgeschwindigkeit. Angenommen, Sie haben vor 2500 Jahren zwei Stunden synchronisiert. Einige zählten die Zeit genau, während andere mit der Erde verbunden waren und die Rotation verlangsamten. In mehr als 2500 Jahren wären sie 4 Stunden lang nicht synchron. Das ist so eine Verlangsamung. Daher wissen wir, dass sich die Geschwindigkeit der Erdrotation in den letzten 2500 Jahren verlangsamt hat. Aber wir würden die Verlangsamung der Erde nicht vorhersagen.
Und warum sollte sich die Rotation der Erde überhaupt verlangsamen?Ich habe kürzlich in Science Advances einen Artikel über das "
Munch-Rätsel " veröffentlicht. Wir haben gezeigt, dass dies drei verschiedene Gründe hat. Eines ist die Gezeitenstreuung. Gezeiten treffen die Küste, zerstreuen Energie und verlangsamen aus vielen Gründen die Erdrotation. Ein weiterer Grund ist die eher subtile Wechselwirkung zwischen dem Eisenkern und dem felsigen Erdmantel, die die Rotationsgeschwindigkeit verlangsamt, die wir auf der Oberfläche des Planeten beobachten.
Ist das so etwas wie Reibung im Getriebe eines Autos? Ist dies mit der viskosen Wechselwirkung der inneren und äußeren Teile des Planeten verbunden?Dies ist keine Reibung, aber sehr nahe daran. Tatsache ist, dass sich eine Flüssigkeit um eine andere Flüssigkeit bewegt, nur mit einer anderen Geschwindigkeit. Wenn sie nicht synchron sind, beeinflussen sich ihre Geschwindigkeiten gegenseitig. Aber ja, Sie sagen richtig, dass es eine Verbindung zwischen ihnen gibt.
Dies ist der zweite Effekt. Es gibt Flut und was Geophysiker die Paarung von Kern und Mantel nennen. Beide Effekte können ziemlich genau vorhergesagt werden, aber ein weiterer Faktor bleibt bestehen - er hängt mit der Eiszeit zusammen und wir modellieren ihn auch. Das heißt, wir bekommen Gezeitenstreuung, Paarung von Kern und Kruste und fügen den Effekt der Eiszeit hinzu, in der ich Experte bin. Und schauen Sie: Wir addieren alle drei dieser Effekte und berechnen genau die vierstündige Verlangsamung, die wir in der Realität erhalten haben.
Was bewirkt die Eiszeit?Die Erde nähert sich der Kugel. Vor 20.000 Jahren gab es viel mehr Eis an den Polen. Wenn sich an den Polen Eiskappen befinden, drücken sie die Erde von beiden Polen weg und sie flacht ab. Als die Kappen schmolzen, begann der abgeflachte Planet seine Form wiederherzustellen und näherte sich der Kugel, sodass unsere Rotationsgeschwindigkeit zunehmen sollte - wie bei einer Ballerina oder einem Skater. Die Korrektur aus der Eiszeit erhöht die Drehzahl.
Es stellt sich heraus, dass diese drei Faktoren - Paarung von Kern und Mantel, Wiederherstellung der Pole nach dem Eis und Gezeitendispersion - die Veränderungen der Erdgeschwindigkeit bis zum 20. Jahrhundert erklären. Was passiert heute?Wir müssen das gleiche Modell der Eiszeit nehmen und es unter Berücksichtigung der Erdrotation im 20. Jahrhundert anpassen. Nachdem wir dies getan haben, erhalten wir einen Unterschied, den wir noch nicht erklären können. Deshalb sagen wir - nun, vielleicht liegt das am Schmelzen von Polkappen oder Gletschern.
Sie müssen den neuesten Bericht des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel (
IPCC )
heranziehen und sich die Berechnungen für das Abschmelzen der Berggletscher ansehen. Sie sagen, dass im 20. Jahrhundert die Eisplatten nicht besonders verändert wurden. Sie begannen erst in den letzten 20 Jahren aktiv zu schmelzen, aber die Gletscher verschwanden im Laufe des 20. Jahrhunderts im Prinzip. Wir nehmen die Schmelzberechnungen aus dem IPCC, berechnen ihre Auswirkung auf die Rotation - sie sollten die Rotation der Erde verlangsamen, wie im Beispiel des Skaters - und vergleichen sie mit Beobachtungen, die für die Eiszeit korrigiert wurden.
Es stellt sich heraus, dass das Wasser aus den Gletschern fließt und die Rotation der Erde verlangsamt, als ob der Skater seine Arme auseinander spreizen würde?Ja Gletscher befinden sich hauptsächlich in der Nähe der Achse. Sie befinden sich in der Nähe des Nord- und Südpols, der größte Teil des Meerwassers jedoch nicht. Mit anderen Worten, wir nehmen Gletscher in hohen Breiten wie Alaska und Patagonien, schmelzen, verteilen uns auf dem Planeten. Im Allgemeinen fließt Wasser zum Äquator, da sich das Material von den Polen zu den Ozeanen bewegt.
Das heißt, das Schmelzen von Gletschern und Polkappen bewegt eine Wassermasse zum Äquator?Ja Natürlich ist der Ozean überall, aber wenn Sie Eis von hohen Breiten zum Ozean bewegen, fügen Sie am Äquator Masse hinzu und entnehmen es den Polarregionen. Dies sollte die Rotation verlangsamen. Wir haben solche Berechnungen gemacht. Wir haben auch berechnet, wie diese Gletscher die Ausrichtung der Pole beeinflussen. In beiden Fällen stimmen unsere Berechnungen genau mit den für die Eiszeit korrigierten astronomischen und Satellitenbeobachtungen überein.
In einer kürzlich durchgeführten Arbeit haben wir gezeigt, dass die aktuellen Rotationsdaten nach Korrektur der Eiszeit eine Fehlanpassung aufweisen und genau das sind, was sie sein sollten, so die Meinung der Wissenschaftler, wie Eis im 20. Jahrhundert geschmolzen ist.
Angesichts einer solchen Anzahl von Stufen ist es im Allgemeinen überraschend, dass die Berechnungen zusammen kamen.Dies ist eine völlig andere Art, das Schmelzen von Eisplatten zu demonstrieren. Und es ist sehr gut, denn wenn Sie sich Grönland ansehen und sagen: "Oh, das Eis schmilzt im südlichen Sektor, Sie können einen Rückgang seiner Menge feststellen", dann ist nicht bekannt, was im Norden passiert. Es ist nicht möglich, ein gutes integrales Bild der gesamten grönländischen Eisdecke zu erstellen. Die Rotation spielt jedoch keine Rolle, ob es sich um Süd- oder Nordrotation handelt. Sie hängt nur davon ab, wie viel Masse sich von Grönland in die Ozeane bewegt. Daher liefert die Rotation, wie Wissenschaftler sagen, ein elegantes integrales Maß für den Massenausgleich polarer Eiskappen.
Was hat Sie dazu inspiriert, Wissenschaftler zu werden?In meiner Familie wurde immer mehr über die Geschichte der Renaissance als über die Wissenschaft gesprochen. Ich bin der einzige Wissenschaftler in der Familie. Ich nahm Ingenieurwissenschaften auf, ein Ingenieurphysikprogramm. In meinem dritten Jahr besuchte ich einen Kurs über Plattentektonik und dachte: „Wow!“ Und meine erste Arbeit - es war die Idee meines Kurators - war ein Artikel über die Ursachen der Überschwemmungen im Westen Nordamerikas vor 50 bis 80 Millionen Jahren. Es war sehr interessant. Sie studieren am Institut und veröffentlichen bereits eine Arbeit, in der erklärt wird, warum Nordamerika unter Wasser stand oder vielmehr sein westlicher Teil.
Und warum?Einige sagen, dass alles auf Eis zurückzuführen ist, aufgrund von Volumenänderungen. Häufiger glauben die Menschen, dass dies auf Veränderungen in der Häufigkeit des Auftretens tektonischer Platten zurückzuführen ist. In meiner Arbeit, die ich mit Kollegen schrieb, haben wir jedoch gezeigt, dass eine solche Überflutung der Kontinente normalerweise nicht aufgrund von Änderungen des Meeresspiegels auftritt. Dies ist das Ergebnis der vertikalen Bewegung des Kontinents, einer Reaktion auf die Kräfte, die die Plattentektonik steuern und die Kontinente auf und ab bewegen.
Viele der Ergebnisse Ihrer Arbeit wirken abstrakt und nicht intuitiv. Ist es zufällig passiert?In unserer Wissenschaft gibt es viele interessante Probleme, die Sie mit Ihren eigenen Augen sehen können. Aber Augen können täuschen. Richard Feynman, der große Physiker, begann manchmal seine Vorlesungen über Physik, um zu demonstrieren, wie viel mit einer Intuition getan werden kann. Sie könnten einige Dinge rein intuitiv tun und die richtige Antwort finden. Und dann gab er ihnen einige kontraintuitive Beispiele. Und er sagte: „Deshalb wird Physik benötigt. Sie müssen verstehen, wann Ihre Intuition möglicherweise nicht funktioniert. “ Ich bin ein Anhänger von Feynman. Einige Dinge können erklärt werden, aber der Wissenschaftler wird immer mit Dingen konfrontiert sein, die nicht der Intuition entsprechen. Aufgrund der täglichen Erfahrung mit dem Bad werden Sie nicht verstehen, dass der Wasserstand in der Nähe der Gletscher sinkt. Müssen etwas mehr anziehen; in diesem Fall die zweite Newtonsche Gravitationsdrift. Es ist notwendig, Physik anzuziehen, sonst kann es nie erklärt werden.
Wie kommen unerwartete Vermutungen zu Ihnen?Ich denke, einige Wissenschaftler werden mir nicht zustimmen, aber ich glaube, dass Sie sich nur Zeit zum Nachdenken geben müssen. Ein Wissenschaftler braucht eine Gelegenheit, über die Fakten nachzudenken. Ich empfehle meinen Schülern dringend, sich andere Interessen anzueignen, da der beste Weg, Zeit zum Nachdenken zu gewinnen, darin besteht, eine Pause in der Wissenschaft einzulegen. Mir ist passiert, dass ich in meinen Modellen etwas gesehen habe, das ich vorher noch nicht gesehen hatte, und dachte: "Nun, ein guter Wissenschaftler wird es niemals so lassen." Ein guter Wissenschaftler beißt in solchen Momenten hinein und stellt Fragen wie: "Warum sehe ich das?" Etwas Unerwartetes zu sehen, ist eine der Belohnungen der Wissenschaft.