Wpływ ocieplenia antropogenicznego na przesunięcia cyrkulacji atmosferycznej i wzrost momentu pędu: oddziaływanie na rotację Ziemi

Dlaczego długość dnia cicho się zmienia

Mamy tendencję myśleć o dniu jako o stałych 24 godzinach, wyznaczonych przez równomierne obracanie się planety. Tymczasem rotacja Ziemi subtelnie się zmienia cały czas, a nowe badania pokazują, że wywołane przez ludzi zmiany klimatu stają się teraz częścią tej historii. Przekształcając globalne wzorce wiatru i rozmieszczenie powietrza wokół globu, ocieplenie nieznacznie spowalnia obrót Ziemi i wydłuża dzień o mierzalne wartości.

Jak powietrze i planeta dzielą się kosmicznym obrotem

Ziemia i jej atmosfera zachowują się jak sprzężony układ wirujących części. Stała część planety ma większość masy, ale poruszające się powietrze również niesie ze sobą obrotowy „impet”, znany jako moment pędu. Gdy atmosfera przyspiesza, stała Ziemia musi zwolnić, by zachować całkowity moment obrotowy układu—podobnie jak łyżwiarz figurowy wyciągający ręce, by zmniejszyć prędkość obrotu. Autorzy koncentrują się na tym, jak długoterminowe zmiany klimatu modyfikują tę delikatną wymianę i co to znaczy dla precyzyjnej długości dnia.

Silniejsze wiatry na dużych wysokościach i przesuwające się pasy klimatyczne

Wykorzystując duże zestawy symulacji z trzech nowoczesnych modeli klimatycznych, prowadzonych w scenariuszu wysokich emisji do roku 2100, badanie śledzi, jak ocieplenie zmienia globalne prądy powietrzne. W miarę nagrzewania się planety cyrkulacja tropikalna znana jako komórka Hadleya rozszerza się w kierunku biegunów, a strumienie strumieniowe na dużych wysokościach w strefach podzwrotnikowych wzmacniają się. Jednocześnie zwykłe przygruntowe wiatry handlowe w tropikach słabną. Te zmiany przesuwają więcej ruchu atmosfery do szybkich, wysokich wiatrów zachodnich okalających planetę. Ponieważ te wiatry poruszają się w tym samym kierunku co obrót Ziemi, zwiększają udział atmosfery w momencie pędu.

Cięsze pasy powietrza i narastające układy wysokiego ciśnienia

Zespół bada także, jak masa powietrza—jej waga odzwierciedlona w ciśnieniu powierzchniowym—przemieszcza się po globie. Ocieplenie wzmacnia rozległe układy wysokiego ciśnienia, szczególnie w podzwrotnikach wokół 30 stopnia szerokości północnej i południowej. To sprawia, że większa część masy atmosferycznej znajduje się dalej od osi obrotu Ziemi, co daje kolejny, choć mniejszy, wzrost momentu pędu atmosfery. Choć efekt związany z masą jest słabszy niż wzrost wynikający z szybszych wiatrów, oba działają w tym samym kierunku: pomagają atmosferze przyspieszyć, podczas gdy stała Ziemia zwalnia.

Luźniejsze więzy między powietrzem a gruntem

Zazwyczaj góry i tarcie powierzchniowe pomagają planecie i atmosferze wymieniać moment pędu. Różnice ciśnienia nad dużymi łańcuchami, takimi jak Himalaje czy Andy, działają na Ziemię, a wiatry przy powierzchni trą o ziemię, przekazując impuls obrotowy. Symulacje pokazują, że przy dalszym ocieplaniu te wymiany słabną. Siły ciśnienia nad górami stają się bardziej wyrównane w sposób oporny wobec obrotu Ziemi, a tropikalne wiatry przy powierzchni, które wcześniej przekazywały obrót planecie, tracą siłę. W rezultacie atmosfera zatrzymuje więcej swojego momentu pędu zamiast oddawać go gruntu.

O ile dłuższy stanie się dzień

Składając te elementy razem, autorzy przekładają zmieniający się obrót atmosfery na zmiany długości dnia. W trzech zestawach modeli klimatycznych stwierdzają, że na każdy stopień Celsjusza globalnego ocieplenia dzień wydłuża się o około jedną dziesiątą milisekundy. Pod koniec XXI wieku wpływ tych zmian atmosferycznych może dodać około 10–18% do długoterminowego spowolnienia rotacji Ziemi zwykle przypisywanego pływom Księżyca. W codziennym życiu ta dodatkowa ułamkowa milisekunda na dzień pozostanie niezauważona. Jednak dla precyzyjnego pomiaru czasu i dla naukowców badających wnętrze Ziemi jest to sygnał, że spowodowane przez człowieka zmiany klimatu sięgają teraz aż do rytmu obrotu planety.

Cytowanie: Satpathy, S.S., Franzke, C.L.E., Yuan, N. et al. Anthropogenic warming-driven atmospheric circulation shifts and angular momentum increase: influence on the Earth’s rotation. npj Clim Atmos Sci 9, 101 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01382-z

Słowa kluczowe: rotacja Ziemi, cyrkulacja atmosferyczna, zmiany klimatu, długość dnia, moment pędu