Estudios financiados por la NASA explican cómo el clima está cambiando la rotación de la Tierra

Los días en la Tierra se están haciendo ligeramente más largos y ese cambio se está acelerando. La razón está relacionada con los mismos mecanismos que también han provocado que el eje del planeta se desvíe unos 10 metros en los últimos 120 años. Los hallazgos provienen de dos estudios recientes financiados por la NASA centrados en cómo la redistribución del hielo y el agua relacionada con el clima ha afectado a la rotación de la Tierra.

Esta redistribución se produce cuando las capas de hielo y los glaciares se derriten más de lo que crecen a causa de las nevadas y cuando los acuíferos pierden más agua subterránea de la que reponen las precipitaciones.

Estos cambios de masa resultantes hacen que el planeta se tambalee mientras gira y que su eje cambie de ubicación, un fenómeno llamado movimiento polar. También hacen que la rotación de la Tierra se ralentice, medida por el alargamiento del día. Ambos fenómenos se han registrado desde 1900.

Al analizar el movimiento polar a lo largo de 12 décadas, los científicos atribuyeron casi todas las oscilaciones periódicas en la posición del eje a cambios en las aguas subterráneas, las capas de hielo, los glaciares y los niveles del mar. Según un artículo publicado recientemente en Nature Geoscience , las variaciones de masa durante el siglo XX se debieron principalmente a ciclos climáticos naturales.

Los mismos investigadores trabajaron en equipo en un estudio posterior centrado en la duración del día. Descubrieron que, desde el año 2000, los días se han ido alargando aproximadamente 1,33 milisegundos cada 100 años, un ritmo más rápido que en cualquier otro momento del siglo anterior. La causa: el derretimiento acelerado de los glaciares y de las capas de hielo de la Antártida y Groenlandia debido a las emisiones de gases de efecto invernadero provocadas por el hombre. Sus resultados se publicaron el 15 de julio en Proceedings of the National Academy of Sciences .

“El hilo conductor entre los dos artículos es que los cambios relacionados con el clima en la superficie de la Tierra, sean causados por el hombre o no, son fuertes impulsores de los cambios que estamos viendo en la rotación del planeta”, dijo Surendra Adhikari, coautor de ambos artículos y geofísico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

Décadas de movimiento polar

En los primeros tiempos, los científicos rastreaban el movimiento polar midiendo el movimiento aparente de las estrellas. Más tarde, pasaron a la interferometría de línea de base muy larga , que analiza las señales de radio de los cuásares, o a la medición de distancias por láser satelital , que apunta láseres a los satélites.

Los investigadores llevan mucho tiempo suponiendo que el movimiento polar es el resultado de una combinación de procesos en el interior y la superficie de la Tierra. No está tan claro en qué medida cada proceso desplaza el eje y qué tipo de efecto ejerce cada uno de ellos, ya sean movimientos cíclicos que se repiten en períodos que van desde semanas hasta décadas, o una deriva sostenida a lo largo de siglos o milenios.

Para su artículo, los investigadores utilizaron algoritmos de aprendizaje automático para analizar el registro de 120 años. Descubrieron que el 90 por ciento de las fluctuaciones recurrentes entre 1900 y 2018 podían explicarse por cambios en las aguas subterráneas, las capas de hielo, los glaciares y el nivel del mar. El resto se debía principalmente a la dinámica interior de la Tierra, como el bamboleo provocado por la inclinación del núcleo interno con respecto a la masa del planeta.

Los patrones de movimiento polar vinculados a los cambios de masa superficial se repitieron unas cuantas veces aproximadamente cada 25 años durante el siglo 20, lo que sugiere a los investigadores que se debían en gran medida a variaciones climáticas naturales. En trabajos anteriores se han establecido conexiones entre el movimiento polar más reciente y las actividades humanas, incluido uno escrito por Adhikari que atribuyó un repentino desplazamiento hacia el este del eje (que comenzó alrededor del año 2000) al derretimiento más rápido de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida y al agotamiento de las aguas subterráneas en Eurasia.

Esa investigación se centró en las últimas dos décadas, durante las cuales la pérdida de aguas subterráneas y de masa de hielo, así como el aumento del nivel del mar (todos medidos mediante satélites) han tenido fuertes vínculos con el cambio climático provocado por el hombre.

“Es cierto hasta cierto punto” que las actividades humanas influyen en el movimiento polar, dijo Mostafa Kiani Shahvandi, autor principal de ambos artículos y estudiante de doctorado en la universidad suiza ETH Zurich. “Pero hay modos naturales en el sistema climático que tienen el efecto principal en las oscilaciones del movimiento polar”.

Días más largos

Para el segundo artículo, los autores utilizaron observaciones satelitales de cambios de masa de la misión GRACE (abreviatura de Gravity Recovery and Climate Experiment) y su continuación GRACE-FO , así como estudios previos de balance de masa que analizaron las contribuciones de los cambios en las aguas subterráneas, las capas de hielo y los glaciares al aumento del nivel del mar en el siglo XX para reconstruir los cambios en la duración de los días debido a esos factores desde 1900 hasta 2018.

Los científicos saben, gracias a los registros históricos de eclipses, que la duración del día ha ido aumentando durante milenios. Aunque es casi imperceptible para los humanos, el desfase debe tenerse en cuenta porque muchas tecnologías modernas, incluido el GPS, dependen de un cronometraje preciso.

En las últimas décadas, el derretimiento más rápido de las capas de hielo ha desplazado la masa de los polos hacia el océano ecuatorial. Este aplanamiento hace que la Tierra desacelere y que el día se alargue, de forma similar a cuando un patinador sobre hielo baja y extiende los brazos para frenar un giro.

Los autores notaron un repunte justo después del año 2000 en la velocidad con la que se alargaba el día, un cambio estrechamente relacionado con observaciones independientes del aplanamiento. Durante el período de 2000 a 2018, la tasa de aumento de la duración del día debido al movimiento del hielo y las aguas subterráneas fue de 1,33 milisegundos por siglo, más rápida que en cualquier período de los 100 años anteriores, cuando variaba de 0,3 a 1,0 milisegundos por siglo.

Los investigadores señalan que el alargamiento debido a los cambios en el hielo y las aguas subterráneas podría desacelerarse para el año 2100 en un escenario climático de emisiones severamente reducidas. (Incluso si las emisiones se detuvieran hoy, los gases liberados anteriormente, en particular el dióxido de carbono, permanecerían durante décadas más).

Si las emisiones siguen aumentando, el alargamiento del día debido al cambio climático podría alcanzar los 2.62 milisegundos por siglo, superando el efecto de la atracción de la Luna sobre las mareas, que ha aumentado la duración del día en la Tierra en 2.4 milisegundos por siglo, en promedio. El efecto, llamado fricción de las mareas lunares, ha sido la causa principal del aumento de la duración del día en la Tierra para miles de millones de personas durante años.

“En apenas 100 años, los seres humanos han alterado el sistema climático a tal grado que estamos viendo el impacto en la forma misma en que gira el planeta”, dijo Adhikari.