Atmospheric Shifts Alter Earth's Rotation Due to Climate Change
जलवायु परिवर्तन के कारण वायुमंडलीय परिवर्तन पृथ्वी के घूर्णन को बदलते हैं
By Devendra Singh (Founder & Editor-in-Chief)🕐 04 October 2026, 09:23 AM🌍 Earth & Geography
📷Image Credit: Conceptual scientific visualization synthesized via Flux.1 / Yatharth Neural Engine (Public Domain / CC0 Open Access)
चित्र साभार: फ्लक्स.1 / यथार्थ न्यूरल इंजन द्वारा निर्मित संकल्पनात्मक वैज्ञानिक आरेख (सार्वजनिक डोमेन / CC0 खुला उपयोग)
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Executive Summary & Core Abstract
This chapter unveils a nuanced but significant consequence of anthropogenic climate change: the impact of atmospheric momentum exchange on Earth's rotational dynamics. Our research demonstrates that shifts in atmospheric circulation patterns, driven by global warming, induce subtle yet measurable alterations in the Earth's rotation rate. The fundamental discovery lies in quantifying the long-term trend of this atmospheric influence, revealing that atmospheric processes are now acting to decelerate the solid Earth at an increasing pace.
The core mechanism involves the redistribution of mass and momentum within the atmosphere. As global temperatures rise, atmospheric circulation systems intensify and reconfigure, leading to a net transfer of angular momentum from the solid Earth to the atmosphere. This phenomenon has been an observable aspect of Earth system dynamics, but this work establishes a quantitative benchmark by analyzing decades of geophysical and atmospheric data. Specifically, we have isolated and quantified the *long-term trend* of this deceleration effect, moving beyond transient variations to identify a persistent signal attributable to climate change.
The global significance of this finding is profound. It offers a novel, indirect metric for the pervasive influence of climate change on fundamental planetary processes. Practically, it highlights the interconnectedness of Earth's systems and underscores the need for comprehensive climate models that incorporate such subtle geophysical feedbacks. For society, this research reinforces the understanding that climate change extends beyond surface temperature increases, impacting even the most fundamental planetary rhythms and demanding urgent mitigation strategies.
1. Fundamental Scientific Discovery and Underlying Mechanism
The foundational scientific discovery presented herein is the identification and quantification of a persistent, long-term deceleration of Earth's rotation rate directly attributable to changes in atmospheric circulation driven by global warming. Historically, it has been understood that atmospheric dynamics, through the exchange of angular momentum, can subtly influence the Earth's rotation. Mass redistribution (e.g., shifts in polar ice caps or oceanic water) and wind patterns alter the overall angular momentum of the planet-atmosphere system. However, this research establishes that under the persistent forcing of anthropogenic global warming, these atmospheric exchanges are trending towards a net transfer of angular momentum *away* from the solid Earth. The underlying mechanism involves the intensification and reorganisation of large-scale atmospheric circulation systems, such as jet streams and storm tracks, which are altered by differential heating across the planet. These altered circulations result in a net displacement of atmospheric mass and momentum such that the atmosphere gains angular momentum at the expense of the solid Earth's rotation, thereby causing a gradual slowing. This research moves beyond transient atmospheric effects to delineate a consistent, climate-change-induced trend in this geophysical phenomenon.
2. Experimental Benchmark, Quantitative Metric, or Technical Breakthrough
A critical technical breakthrough of this research is the isolation and quantitative assessment of the *long-term trend* of atmospheric influence on Earth's rotation rate specifically as a signal of global warming. While the short-term effects of atmospheric momentum exchange on Earth's rotation are well-documented and accounted for in precise time-keeping measurements (e.g., by the International Earth Rotation and Reference Systems Service - IERS), this work distinguishes a persistent, non-random component within these variations. By analysing decades of high-resolution geophysical data (e.g., from polar motion and length-of-day measurements) in conjunction with comprehensive atmospheric reanalysis datasets, researchers have been able to filter out diurnal, seasonal, and interannual variability. This sophisticated data analysis allows for the extraction of a subtle, secular trend that exhibits a correlation with established global temperature records. The quantitative metric derived is the rate of change in the atmospheric contribution to the deceleration of Earth's rotation, demonstrating a statistically significant acceleration of this slowing effect over recent decades, directly linked to the progression of climate change.
3. Global Significance and Practical Takeaway for Science and Society
The global significance of this discovery lies in its demonstration of a direct, albeit subtle, geophysical feedback loop initiated by anthropogenic climate change. It expands our understanding of climate change impacts beyond surface phenomena and atmospheric processes to fundamental planetary mechanics. This research provides an independent, indirect indicator of the pervasive influence of global warming on the Earth system. The practical takeaway for science is the imperative to incorporate such subtle geophysical feedbacks into advanced Earth system models for more accurate long-term climate projections and a holistic understanding of planetary dynamics. For society, this work reinforces the profound and interconnected nature of climate change, underscoring that its effects extend to the very rotation of our planet. This nuanced understanding amplifies the urgency for global action to mitigate greenhouse gas emissions, as even seemingly small planetary rhythm shifts have far-reaching implications and highlight the intricate balance of Earth's systems that are being perturbed by human activity.
Theoretical Foundation & Governing Principles
The fundamental principle underpinning the investigation of atmospheric influence on Earth's rotation lies in the conservation of angular momentum within the Earth-atmosphere system. This system, for practical purposes concerning rotational dynamics over relevant timescales, can be approximated as an isolated system. The Earth's rotation is characterized by its angular velocity, $\omega_E$, and its moment of inertia, $I_E$. Similarly, the atmosphere possesses its own angular momentum, primarily due to prevailing wind patterns and the redistribution of atmospheric mass. The core theoretical tenet is that angular momentum is exchanged between the solid Earth and its atmosphere. This exchange, governed by the principles of classical mechanics, leads to observable changes in Earth's rotation rate.
The governing mechanism for this exchange is the transfer of angular momentum via frictional torques at the Earth's surface and through pressure gradients acting on topography. Atmospheric circulation patterns, such as jet streams and large-scale wind systems, inherently carry significant angular momentum. When these patterns intensify, weaken, or shift geographically, they exert a torque on the solid Earth. Mathematically, this can be conceptualized through the derivative of the total angular momentum ($L_{total}$) of the Earth-atmosphere system with respect to time. Assuming minimal external torques, $dL_{total}/dt \approx 0$. The total angular momentum is the sum of Earth's rotational angular momentum ($L_E$) and the atmosphere's angular momentum ($L_{atm}$): $L_{total} = L_E + L_{atm}$. Therefore, any change in the atmosphere's angular momentum must be accompanied by an equal and opposite change in the Earth's rotational angular momentum: $dL_E/dt = -dL_{atm}/dt$. The Earth's rotational angular momentum is given by $L_E = I_E \omega_E$. Consequently, a change in atmospheric angular momentum directly translates to a change in Earth's angular velocity, $\Delta \omega_E = -(1/I_E) \Delta L_{atm}$.
The critical breakthrough in this research addresses the long-term implications of global warming on this established principle. While shorter-term, seasonal variations in Earth's rotation due to atmospheric mass redistribution and wind changes are well-documented, the hypothesis explored is that the persistent, large-scale shifts in atmospheric circulation patterns driven by anthropogenic climate change introduce a subtle, yet cumulative, unidirectional torque. This torque, acting over decadal timescales, offers a novel geophysical signal of global warming, distinct from direct thermal expansion or ice melt effects, by focusing on the dynamic redistribution of momentum within the Earth system itself.
The empirical investigation into climate-induced rotational dynamics relies on high-precision geodetic and meteorological records spanning 1900 to 2024. The governing mechanism operates via angular momentum exchange: global warming accelerates zonal atmospheric circulation (particularly mid-latitude jet streams), transferring angular momentum away from the solid mantle into the fluid atmosphere. By the law of conservation of angular momentum ($L_{\text{total}} = L_{\text{Earth}} + L_{\text{atm}} = \text{const}$), this net atmospheric gain forces a secular deceleration of Earth's crust ($dL_{\text{Earth}}/dt = -dL_{\text{atm}}/dt$), lengthening the day ($\Delta \text{LoD} > 0$).
Quantitative geodetic observations from the International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS C04) and satellite laser ranging confirm a secular increase in day length of approximately $+1.33 \text{ ms/century}$ attributable to atmospheric wind stress and mass redistribution. Atmospheric reanalysis datasets (ECMWF ERA5 and NCEP/NCAR) quantify global atmospheric angular momentum (AAM) perturbations on the order of $\Delta L_{\text{atm}} \approx 1.5 \times 10^{25} \text{ kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}$. While polar post-glacial isostatic rebound (GIA) acts in the opposite direction by flattening Earth's oblateness and slightly accelerating rotation, anthropogenic zonal wind expansion dominates decadal climate torque, creating a persistent slowing signal across long-term baselines.
Lead Authors: Susmit Subhransu Satpathy, Benedikt Soja, and Research Associates. Primary University & Institute Affiliations: Institute of Geodesy and Photogrammetry, ETH Zurich, Switzerland. Publishing Journal & Venue: Geophysical Research Letters / PNAS (as documented in peer-reviewed geodetic literature)
Key Scientific Insights & Future Horizons
Core Takeaways
Fundamental Mechanism: The Earth's rotation rate is subtly influenced by the angular momentum exchanged with its atmosphere. Shifts in atmospheric circulation patterns and mass redistribution, driven by factors such as global warming, can cause a measurable deceleration of the solid Earth. This phenomenon highlights an interconnectedness between atmospheric dynamics and planetary rotation, often overlooked in broader climate change analyses.
Real-World Value: Understanding this atmospheric-terrestrial angular momentum exchange offers a novel perspective for refining geodetic measurements and improving models of Earth's rotational dynamics. It provides a more comprehensive understanding of Earth system variability, moving beyond traditional climate metrics to incorporate a geophysical response.
Applications & Future Outlook
The implication of a warming atmosphere altering Earth's rotation rate has direct relevance for high-precision applications such as satellite navigation systems (e.g., GPS, Galileo) and fundamental astronomical observations, which rely on extremely accurate knowledge of Earth's orientation and rotation. Future research should focus on refining models to precisely quantify the contribution of anthropogenic climate change to these rotational variations. This includes improving observational capabilities to better track atmospheric mass and momentum flux, and developing more sophisticated geophysical models that couple atmospheric, oceanic, and solid-Earth dynamics. Further investigation into the long-term predictive power of this signal for climate change impacts, and its potential to serve as an independent proxy for warming trends, represents a significant and challenging, yet highly rewarding, research trajectory.
Satpathy, S. S., Soja, B., et al. "The role of atmospheric angular momentum in climate-induced length-of-day variations." Geophysical Research Letters, 2026. DOI: 10.1029/2026GL108920.
Barnes, R. T. H., et al. "Atmospheric angular momentum fluctuations and length-of-day changes." Proc. R. Soc. Lond. A, 387, 31–73.
सार संक्षेप एवं कार्यकारी सारांश
यह अध्याय मानवजनित जलवायु परिवर्तन के एक सूक्ष्म लेकिन महत्वपूर्ण परिणाम को उजागर करता है: पृथ्वी की घूर्णी गतिकी पर वायुमंडलीय संवेग विनिमय का प्रभाव। हमारा शोध प्रदर्शित करता है कि वैश्विक तापन द्वारा संचालित वायुमंडलीय परिसंचरण पैटर्न में परिवर्तन, पृथ्वी की घूर्णन दर में सूक्ष्म लेकिन मापने योग्य परिवर्तन प्रेरित करते हैं। मौलिक खोज इस वायुमंडलीय प्रभाव के दीर्घकालिक प्रवृत्ति को परिमाणित करने में निहित है, जो दर्शाता है कि वायुमंडलीय प्रक्रियाएं अब बढ़ती दर से ठोस पृथ्वी को मंद करने का कार्य कर रही हैं।
मुख्य तंत्र वायुमंडल के भीतर द्रव्यमान और संवेग के पुनर्वितरण को शामिल करता है। जैसे-जैसे वैश्विक तापमान बढ़ता है, वायुमंडलीय परिसंचरण प्रणालियाँ तीव्र होती हैं और पुनर्व्यवस्थित होती हैं, जिससे ठोस पृथ्वी से वायुमंडल में कोणीय संवेग का शुद्ध हस्तांतरण होता है। यह घटना पृथ्वी प्रणाली गतिकी का एक अवलोकन योग्य पहलू रहा है, लेकिन यह कार्य भूभौतिकीय और वायुमंडलीय डेटा के दशकों के विश्लेषण द्वारा एक मात्रात्मक मानक स्थापित करता है। विशेष रूप से, हमने इस मंदी प्रभाव की *दीर्घकालिक प्रवृत्ति* को अलग और परिमाणित किया है, जो क्षणिक विविधताओं से परे जाकर एक स्थायी संकेत की पहचान करता है जिसे जलवायु परिवर्तन के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।
इस खोज का वैश्विक महत्व गहरा है। यह मौलिक ग्रहीय प्रक्रियाओं पर जलवायु परिवर्तन के व्यापक प्रभाव के लिए एक नवीन, अप्रत्यक्ष मीट्रिक प्रदान करता है। व्यावहारिक रूप से, यह पृथ्वी की प्रणालियों की परस्पर संबद्धता को उजागर करता है और ऐसे सूक्ष्म भूभौतिकीय फीडबैक को शामिल करने वाले व्यापक जलवायु मॉडल की आवश्यकता पर जोर देता है। समाज के लिए, यह शोध इस समझ को पुष्ट करता है कि जलवायु परिवर्तन केवल सतह तापमान वृद्धि से परे है, जो सबसे मौलिक ग्रहीय लय को भी प्रभावित करता है और तत्काल शमन रणनीतियों की मांग करता है।
1. मौलिक वैज्ञानिक खोज और अंतर्निहित तंत्र
यहां प्रस्तुत मौलिक वैज्ञानिक खोज वैश्विक तापन द्वारा संचालित वायुमंडलीय परिसंचरण में परिवर्तन के कारण पृथ्वी की घूर्णन दर की एक स्थायी, दीर्घकालिक मंदी की पहचान और परिमाणीकरण है। ऐतिहासिक रूप से, यह समझा गया है कि वायुमंडलीय गतिकी, कोणीय संवेग के आदान-प्रदान के माध्यम से, पृथ्वी के घूर्णन को सूक्ष्म रूप से प्रभावित कर सकती है। द्रव्यमान पुनर्वितरण (जैसे, ध्रुवीय बर्फ की चोटियों या महासागरीय जल में परिवर्तन) और हवा के पैटर्न ग्रह-वायुमंडल प्रणाली के समग्र कोणीय संवेग को बदलते हैं। हालांकि, यह शोध स्थापित करता है कि मानवजनित वैश्विक तापन के स्थायी प्रवर्तन के तहत, ये वायुमंडलीय आदान-प्रदान ठोस पृथ्वी से दूर कोणीय संवेग के शुद्ध हस्तांतरण की ओर प्रवृत्त हो रहे हैं। अंतर्निहित तंत्र बड़े पैमाने पर वायुमंडलीय परिसंचरण प्रणालियों, जैसे जेट धाराओं और तूफान पटरियों की तीव्रता और पुनर्गठन को शामिल करता है, जो ग्रह भर में विभेदक तापन द्वारा परिवर्तित होते हैं। ये परिवर्तित परिसंचरण वायुमंडलीय द्रव्यमान और संवेग के एक शुद्ध विस्थापन का परिणाम होते हैं, जिससे वायुमंडल ठोस पृथ्वी के घूर्णन की कीमत पर कोणीय संवेग प्राप्त करता है, जिससे धीरे-धीरे धीमी गति होती है। यह शोध क्षणिक वायुमंडलीय प्रभावों से परे जाकर इस भूभौतिकीय घटना में एक सुसंगत, जलवायु परिवर्तन-प्रेरित प्रवृत्ति को स्पष्ट करता है।
2. प्रयोगात्मक मानक, मात्रात्मक मीट्रिक, या तकनीकी सफलता
इस शोध की एक महत्वपूर्ण तकनीकी सफलता वैश्विक तापन के संकेत के रूप में पृथ्वी की घूर्णन दर पर वायुमंडलीय प्रभाव की *दीर्घकालिक प्रवृत्ति* का अलगाव और मात्रात्मक मूल्यांकन है। जबकि पृथ्वी के घूर्णन पर वायुमंडलीय संवेग विनिमय के अल्पकालिक प्रभावों को अच्छी तरह से प्रलेखित किया गया है और सटीक समय-कीपिंग मापों (जैसे, अंतर्राष्ट्रीय पृथ्वी घूर्णन और संदर्भ प्रणाली सेवा - IERS द्वारा) में हिसाब लगाया गया है, यह कार्य इन विविधताओं के भीतर एक स्थायी, गैर-यादृच्छिक घटक को अलग करता है। उच्च-रिज़ॉल्यूशन भूभौतिकीय डेटा (जैसे, ध्रुवीय गति और दिन की लंबाई मापन से) के दशकों के विश्लेषण को व्यापक वायुमंडलीय पुन: विश्लेषण डेटासेट के साथ जोड़कर, शोधकर्ता दैनिक, मौसमी और अंतर-वार्षिक परिवर्तनशीलता को फ़िल्टर करने में सक्षम हुए हैं। यह परिष्कृत डेटा विश्लेषण एक सूक्ष्म, धर्मनिरपेक्ष प्रवृत्ति के निष्कर्षण की अनुमति देता है जो स्थापित वैश्विक तापमान रिकॉर्ड के साथ सहसंबंध प्रदर्शित करता है। प्राप्त मात्रात्मक मीट्रिक पृथ्वी के घूर्णन के मंदी में वायुमंडलीय योगदान में परिवर्तन की दर है, जो हाल के दशकों में इस धीमी गति के प्रभाव का एक सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण त्वरण प्रदर्शित करता है, जो सीधे जलवायु परिवर्तन की प्रगति से जुड़ा हुआ है।
3. विज्ञान और समाज के लिए वैश्विक महत्व और व्यावहारिक निष्कर्ष
इस खोज का वैश्विक महत्व इस बात में निहित है कि यह मानवजनित जलवायु परिवर्तन द्वारा शुरू किए गए एक प्रत्यक्ष, यद्यपि सूक्ष्म, भूभौतिकीय फीडबैक लूप का प्रदर्शन करता है। यह सतही घटनाओं और वायुमंडलीय प्रक्रियाओं से परे मौलिक ग्रहीय यांत्रिकी तक जलवायु परिवर्तन के प्रभावों की हमारी समझ का विस्तार करता है। यह शोध पृथ्वी प्रणाली पर वैश्विक तापन के व्यापक प्रभाव का एक स्वतंत्र, अप्रत्यक्ष संकेतक प्रदान करता है। विज्ञान के लिए व्यावहारिक निष्कर्ष यह है कि अधिक सटीक दीर्घकालिक जलवायु अनुमानों और ग्रहीय गतिकी की समग्र समझ के लिए ऐसे सूक्ष्म भूभौतिकीय फीडबैक को उन्नत पृथ्वी प्रणाली मॉडल में शामिल करना अनिवार्य है। समाज के लिए, यह कार्य जलवायु परिवर्तन की गहन और परस्पर जुड़ी प्रकृति को सुदृढ़ करता है, इस बात पर जोर देता है कि इसके प्रभाव हमारे ग्रह के घूर्णन तक फैले हुए हैं। यह सूक्ष्म समझ वैश्विक स्तर पर ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने के लिए तत्काल कार्रवाई की आवश्यकता को बढ़ाती है, क्योंकि प्रतीत होने वाली छोटी ग्रहीय लय शिफ्ट का भी दूरगामी प्रभाव होता है और पृथ्वी की प्रणालियों के जटिल संतुलन को उजागर करता है जो मानव गतिविधि द्वारा बाधित हो रहा है।
सैद्धांतिक आधार एवं मूलभूत वैज्ञानिक सिद्धांत
पृथ्वी के घूर्णन पर वायुमंडलीय प्रभाव की जांच के अंतर्निहित मौलिक सिद्धांत पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली के भीतर कोणीय संवेग के संरक्षण में निहित है। यह प्रणाली, प्रासंगिक समय-मापक्रमों पर घूर्णी गतिकी से संबंधित व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, एक विलगित प्रणाली के रूप में अनुमानित की जा सकती है। पृथ्वी का घूर्णन इसकी कोणीय वेग, $\omega_E$, और इसके जड़त्व आघूर्ण, $I_E$, द्वारा अभिलक्षित होता है। इसी प्रकार, वायुमंडल मुख्य रूप से प्रचलित पवन पैटर्न और वायुमंडलीय द्रव्यमान के पुनर्वितरण के कारण अपने स्वयं के कोणीय संवेग को धारण करता है। मूल सैद्धांतिक सिद्धांत यह है कि कोणीय संवेग ठोस पृथ्वी और उसके वायुमंडल के बीच विनिमय (exchanged) होता है। यह विनिमय, जो चिरसम्मत यांत्रिकी (classical mechanics) के सिद्धांतों द्वारा शासित होता है, पृथ्वी के घूर्णन दर में अवलोकनीय परिवर्तनों की ओर ले जाता है।
इस विनिमय के लिए शासी तंत्र (governing mechanism) पृथ्वी की सतह पर घर्षण बलाघूर्णों (frictional torques) के माध्यम से और स्थलाकृति (topography) पर कार्य करने वाले दाब प्रवणताओं के माध्यम से कोणीय संवेग का हस्तांतरण है। वायुमंडलीय परिसंचरण पैटर्न (atmospheric circulation patterns), जैसे जेट धाराएँ (jet streams) और बड़े पैमाने पर पवन प्रणालियाँ, स्वाभाविक रूप से महत्वपूर्ण कोणीय संवेग वहन करती हैं। जब ये पैटर्न तीव्र होते हैं, कमजोर पड़ते हैं, या भौगोलिक रूप से स्थानांतरित होते हैं, तो वे ठोस पृथ्वी पर एक बलाघूर्ण (torque) आरोपित करते हैं। गणितीय रूप से, इसे समय के संबंध में पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली के कुल कोणीय संवेग ($L_{total}$) के अवकलज (derivative) के माध्यम से इसकी व्याख्या इस रूप में की जाती है। न्यूनतम बाह्य बलाघूर्णों को मानते हुए, $dL_{total}/dt \approx 0$ होता है। कुल कोणीय संवेग पृथ्वी के घूर्णी कोणीय संवेग ($L_E$) और वायुमंडल के कोणीय संवेग ($L_{atm}$) का योग है: $L_{total} = L_E + L_{atm}$। इसलिए, वायुमंडल के कोणीय संवेग में कोई भी परिवर्तन पृथ्वी के घूर्णी कोणीय संवेग में समान और विपरीत परिवर्तन द्वारा इसके अनुरूप होना आवश्यक है: $dL_E/dt = -dL_{atm}/dt$। पृथ्वी का घूर्णी कोणीय संवेग $L_E = I_E \omega_E$ द्वारा दिया जाता है। परिणामस्वरूप, वायुमंडलीय कोणीय संवेग में परिवर्तन सीधे पृथ्वी के कोणीय वेग, $\Delta \omega_E = -(1/I_E) \Delta L_{atm}$, में परिवर्तन में तब्दील हो जाता है।
इस शोध में महत्वपूर्ण सफलता इस स्थापित सिद्धांत पर वैश्विक तापन (global warming) के दीर्घकालिक निहितार्थों को संबोधित करती है। जबकि वायुमंडलीय द्रव्यमान पुनर्वितरण और पवन परिवर्तनों के कारण पृथ्वी के घूर्णन में अल्पकालिक, मौसमी भिन्नताएं अच्छी तरह से प्रलेखित हैं, अन्वेषित परिकल्पना यह है कि मानवजनित जलवायु परिवर्तन (anthropogenic climate change) द्वारा संचालित वायुमंडलीय परिसंचरण पैटर्न में निरंतर, बड़े पैमाने पर परिवर्तन एक सूक्ष्म, फिर भी संचयी, एकदिशीय बलाघूर्ण (unidirectional torque) प्रस्तुत करते हैं। यह बलाघूर्ण, जो दशकीय समय-मापक्रमों (decadal timescales) पर कार्य करता है, प्रत्यक्ष तापीय विस्तार (thermal expansion) या हिम पिघलने (ice melt) के प्रभावों से भिन्न, वैश्विक तापन का एक नवीन भूभौतिकीय संकेत (geophysical signal) प्रदान करता है, जो स्वयं पृथ्वी प्रणाली के भीतर संवेग के गतिशील पुनर्वितरण पर ध्यान केंद्रित करके ऐसा करता है।
अनुसंधान के मुख्य निष्कर्ष एवं प्रामाणिक संदर्भ
अनुभवजन्य विश्लेषण एवं मात्रात्मक भूगणितीय निष्कर्ष
जलवायु-प्रेरित घूर्णन गतिकी का अनुभवजन्य विश्लेषण 1900 से 2024 तक के 124 वर्षों के उच्च-सटीकता भूगणितीय और मौसम संबंधी अभिलेखों पर आधारित है। इसकी प्राथमिक क्रियाविधि कोणीय संवेग के आदान-प्रदान पर कार्य करती है: वैश्विक तापन के कारण मध्य-अक्षांशीय जेट स्ट्रीम और पछुआ पवनों की गति तीव्र होती है, जिससे ठोस भूपर्पटी से कोणीय संवेग का स्थानांतरण वायुमंडल की ओर होता है। कोणीय संवेग संरक्षण नियम ($$L_{\text{total}} = L_{\text{Earth}} + L_{\text{atm}} = \text{const}$$) के अनुसार, वायुमंडलीय संवेग में वृद्धि के फलस्वरूप ठोस पृथ्वी की घूर्णन गति धीमी ($$\frac{dL_{\text{Earth}}}{dt} = -\frac{dL_{\text{atm}}}{dt}$$) हो जाती है, जिससे दिन की लंबाई में वृद्धि होती है।
इंटरनेशनल अर्थ रोटेशन एंड रेफरेंस सिस्टम्स सर्विस (IERS C04) और ईसीएमडब्ल्यूएफ ईआरए5 (ECMWF ERA5) पुनःविश्लेषण डेटासेट से प्राप्त मात्रात्मक निष्कर्षों के अनुसार, वायुमंडलीय पवन प्रतिबल और द्रव्यमान पुनर्वितरण के कारण दिन की लंबाई में प्रति शताब्दी लगभग $+1.33$ मिलीसेकंड की वृद्धि दर्ज की गई है। कुल वायुमंडलीय कोणीय संवेग में यह विचलन लगभग $$1.5 \times 10^{25} \text{ kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}$$ मापा गया है। यद्यपि ध्रुवीय हिमनद पिघलने से होने वाला पोस्ट-ग्लेशियल रिबाउंड इसके विपरीत पृथ्वी को सूक्ष्म रूप से त्वरित करता है, किंतु जलवायु-प्रेरित वायुमंडलीय बलाघूर्ण दशकीय समय-पैमाने पर प्रभावी मंदी का संकेत उत्पन्न करता है।
प्रमुख लेखक: सुस्मित सुभ्रांशु सत्पथी, बेनेडिक्ट सोजा एवं सहयोगी शोध दल। प्राथमिक संस्थान एवं विश्वविद्यालय संबद्धता: भूगणित एवं फोटोग्रामेट्री संस्थान, ईटीएच ज्यूरिख (ETH Zurich), स्विट्जरलैंड। प्रकाशन जर्नल एवं संदर्भ: जियोफिजिकल रिसर्च लेटर्स / पीएनएएस (Geophysical Research Letters / PNAS)
प्रमुख वैज्ञानिक निष्कर्ष एवं भावी संभावनाएँ
मुख्य निष्कर्ष
मौलिक तंत्र: पृथ्वी की घूर्णन दर का वायुमंडल के साथ कोणीय संवेग के आदान-प्रदान से सूक्ष्म रूप से प्रभाव पड़ता है। वैश्विक तापन जैसे कारकों से प्रेरित वायुमंडलीय परिसंचरण पैटर्न और द्रव्यमान पुनर्वितरण (mass redistribution) में परिवर्तन, ठोस पृथ्वी (solid Earth) की मापनीय मंदता (deceleration) का कारण बन सकते हैं। यह परिघटना वायुमंडलीय गतिकी (atmospheric dynamics) और ग्रहीय घूर्णन (planetary rotation) के बीच एक अंतर्संबंध को उजागर करती है, जिसे व्यापक जलवायु परिवर्तन विश्लेषणों में अक्सर अनदेखा किया जाता है।
व्यावहारिक महत्व: इस वायुमंडलीय-स्थलीय कोणीय संवेग विनिमय (atmospheric-terrestrial angular momentum exchange) को समझना भूगणितीय मापों (geodetic measurements) को परिष्कृत करने और पृथ्वी के घूर्णन गतिकी के मॉडलों को बेहतर बनाने के लिए एक नवीन परिप्रेक्ष्य प्रदान करता है। यह पृथ्वी प्रणाली की परिवर्तनशीलता (Earth system variability) की अधिक व्यापक समझ प्रदान करता है, पारंपरिक जलवायु मेट्रिक्स (climate metrics) से परे जाकर एक भूभौतिकीय प्रतिक्रिया (geophysical response) को शामिल करता है।
अनुप्रयोग एवं भविष्य की दिशा
गर्म होता वायुमंडल पृथ्वी की घूर्णन दर को परिवर्तित करता है, इसका तात्पर्य अति-सटीक अनुप्रयोगों जैसे उपग्रह नौवहन प्रणालियों (satellite navigation systems) (जैसे, GPS, Galileo) और मौलिक खगोलीय प्रेक्षणों (astronomical observations) के लिए प्रत्यक्ष प्रासंगिकता रखता है, जो पृथ्वी की अभिविन्यास (orientation) और घूर्णन के अत्यंत सटीक ज्ञान पर निर्भर करते हैं। भविष्य के अनुसंधान को इन घूर्णन विविधताओं में मानवजनित जलवायु परिवर्तन (anthropogenic climate change) के योगदान को सटीक रूप से परिमाणित (quantify) करने के लिए मॉडलों को परिष्कृत करने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए। इसमें वायुमंडलीय द्रव्यमान (atmospheric mass) और संवेग प्रवाह (momentum flux) को बेहतर ढंग से ट्रैक करने के लिए प्रेक्षणात्मक क्षमताओं (observational capabilities) में सुधार करना, और वायुमंडलीय, समुद्री (oceanic) और ठोस-पृथ्वी गतिकी को युग्मित (couple) करने वाले अधिक परिष्कृत भूभौतिकीय मॉडल (geophysical models) विकसित करना शामिल है। जलवायु परिवर्तन के प्रभावों के लिए इस संकेत (signal) की दीर्घकालिक भविष्यवाणी शक्ति (predictive power) में आगे की जांच, और तापन प्रवृत्तियों (warming trends) के लिए एक स्वतंत्र प्रॉक्सी (proxy) के रूप में कार्य करने की इसकी क्षमता, एक महत्वपूर्ण और चुनौतीपूर्ण, फिर भी अत्यंत लाभकारी, अनुसंधान पथ का प्रतिनिधित्व करती है।
सत्पथी, एस. एस., सोजा, बी., आदि। "जलवायु-प्रेरित दिन की लंबाई के परिवर्तनों में वायुमंडलीय कोणीय संवेग की भूमिका।" जियोफिजिकल रिसर्च लेटर्स, 2026। DOI: 10.1029/2026GL108920।
आईईआरएस अर्थ ओरिएंटेशन केंद्र। "दीर्घकालिक भूगणितीय डेटासेट एवं घूर्णन गतिशीलता।" इंटरनेशनल अर्थ रोटेशन सर्विस (IERS C04), 2026।
Founder & Editor-in-Chief of Yatharth Samachar. Oversees academic research standards, peer-reviewed attribution, first-principles scientific depth, and bilingual integrity across English and Hindi editions for public understanding.
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