Wir haben in den vergangenen 180 Jahren so viele Dämme gebaut, dass wir nicht nur die Erdrotation abgebremst, sondern auch ihre gesamte Oberfläche verschoben haben

Staudämme haben eine unerwartete Wirkung auf die gesamte Erdoberfläche. (Bildquelle: Adobe Firefly, generative KI)

Erderhitzer, Meeresspiegelanheber, Tagbremser und jetzt auch Polverschieber – die Menschheit nimmt durch Technik inzwischen unabsichtlich erheblichen Einfluss auf die Erde. Forscher decken jetzt nämlich eine neue Nebenwirkung unseres technologischen Wirkens auf: Wir verrücken mithilfe von Staudämmen den geografischen Nord- und Südpol. Bereits bekannt war, wie ein gigantisches Exemplar in China die Tage verlängert.

Wir erklären euch die Physik, die uns als Winzlingen ermöglicht, mittels Beton und Wasser zugleich Erdkruste und Mantel subtil, aber messbar zu verschieben.

5:15 NASA-Video aus dem Jahr 2009: Wie der Klimawandel die Ozeane beeinflusst

Die Menschheit als Polverschieber

Ein Team um Natasha Valencic von der Harvard University hat untersucht, wie stark der Bau von Staudämmen zwischen 1835 und 2011 die Lithosphäre verändert. Wir haben das gesamte feste, äußere Gestein nacheinander in zwei unterschiedliche Richtungen gedrückt. Dadurch hat sich die Position des geografischen Nord- und Südpols verändert – der Fachbegriff hierfür: True Polar Wander (TPW).

Wichtig: Damit ist nicht der Winkel gemeint, um den die Erde als Ganzes kippt und weshalb wir Jahreszeiten erleben. Die Erdachse (23,4 Grad) sowie auch der magnetische Nord- und Südpol bleiben davon unberührt – obschon sich durch Prozesse, die wir nicht beeinflussen können, die Rotationsrichtung des Erdkerns umgedreht hat.

Das Ergebnis: Infolge der Aufstauung von Wasser hinter den gebauten Staudämmen wanderten die Pole insgesamt 113,4 Zentimeter (cm) – aber nacheinander in zwei verschiedene Richtungen.

Denn die Studie zeigt auch die historischen Schwerpunkte des Staudammbaus – und damit ein Umdrehen unseres Drückens und Ziehens: Vor 1950 entstanden sie vor allem in Nordamerika. In den jüngst vergangenen Jahrzehnten dominieren eindeutig Asien und Ostafrika, wo auch vom Volumen her der Großteil vorliegt. Hierdurch sehen wir auch zwei verschiedene Richtungen der Verschiebung des Nordpols: zuerst 20,5 cm gen Osten und ab 1954 57,1 cm gen Westen.

Die Physik dahinter erklären wir gleich, doch zuerst ein Mathecheck: 20,5 cm + 57,1 cm = 113,4 cm? Nein, stimmt nicht, hierfür gibt es aber einen Grund:

Die 113,4 cm entsprechen der Summe aller Einzelbewegungen der Pole durch den Staudammbau. Wir müssen uns aber klarmachen, dass sie ihre Position jeweils eher in einer Art Wackelbewegung verlagert haben – also kleine Vor- und Rückbewegungen.

Anschauliches Beispiel: Stellt euch vor, ihr geht fünf Schritte vor, zwei zurück und erneut vier vor. Ihr habt also insgesamt elf Schritte gemacht, euch aber nur sieben vorwärts bewegt. Das eine spiegelt quasi euren "Schritt-Tacho" und das andere beziffert den Abstand zwischen Start- und Endpunkt.

Für ihre Berechnungen zogen sie Daten von 6.862 künstlichen Stauseen in Betracht, die zwischen 1835 und 2011 entstanden. Damals deckten sie 72 Prozent des geschätzten globalen Gesamtvolumens ab, wobei die Autoren die fehlenden 28 Prozent des globalen Speichervolumens als vernachlässigbar einschätzen. Es handele sich vor allem um kleinere global verteilte Becken, die weniger Einfluss auf das Ergebnis ausüben.

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Umverteilte Last

Um zu verstehen, weshalb aufgestautes Wasser das feste Gestein eines ganzen Planeten beeinflusst, stellen wir uns einen Ball aus zwei Schichten vor – innen der Kern, außen die bewegliche Lithosphäre. Im Urzustand liegt das globale Ozeanwasser in Form von kleinen Klebeperlen gleichmäßig um unseren Globus-Ball. Er schwebt dabei an Ort Stelle.

Nun nehmen wir gedanklich einen Teil des Perlenwassers und kleben es irgendwo geballt hin. Was passiert? Die äußere Schicht wird sich beginnen zu drehen, sie folgt der Masse.

Stark vereinfacht sehen wir so, wie Mantel und Kruste auf große Mengen verlagerter Flüssigkeit reagieren – sie werden von den Massen sachte in die jeweilige Richtung geschoben. Die Forschung nennt das: Eine positive Massenanomalie – das aufgestaute Wasser – auf der Erdoberfläche stößt den Pol zur Erhaltung des Drehimpulses von sich weg.

Denn der Pol bewegt sich dabei in Form einer Ausweich-/Gegenbewegung vom Massenschwerpunkt weg – ähnlich einer Wippe: Wir drücken auf einer Seite (Masse hinzufügen), dann hebt sich die andere Seite (der Pol wandert dorthin).

Hinzu kommt die sogenannte Ozean-Massenumverteilung. Darunter verstehen die Forscher quasi eine Reaktion der Erde auf die Einspeicherung, denn durch das auf dem Festland zurückgehaltene Wasser, verteilt sich die Last des verbleibenden Nasses der Ozeane anders als vor Anlage der Stauseen. Erstere reagieren so gesehen auf das ihnen vorenthaltene Wasser.

Ungefährliches Versehen

Ist das gefährlich? Nein, wie auch die Studienleiterin, Natasha Valencic, betont: Die verursachte Verschiebung ist zwar messbar, aber klein. Weder verändern wir die Jahreszeiten fühlbar, noch beeinflussen wir das Klima auf diese Weise – und geschweige denn rutscht die Erde in eine neue Eiszeit.

Ganz im Gegenteil helfen Staudämme sogar einen Nebeneffekt der ansteigenden Durchschnittstemperatur buchstäblich einzudämmen: den Meeresspiegelanstieg. Im 20. Jahrhundert kletterte die Höhe des Wassers an unseren Küsten global um durchschnittlich 1,5 mm pro Jahr – aktuell beschleunigt sich der Vorgang: 3,8 mm jährlich. Hinter Staudämmen halten wir momentan etwa 21,8 mm an Ozeanhöhe zurück (via geomar).

Allen voran gewährleisten sie indes enorme Mengen an günstigem, grünem Strom. Doch vor allem seine Flexibilität bewahrte Spanien und Portugal 2025 sogar vor einer Katastrophe.

Unser Drücken und Zerren an der Lithosphäre ist also sicher nicht am Ende, sollte aber niemanden sorgen – auch wenn global fortwährend neue Stauseen entstehen. Versprechen sie doch eine effiziente und langfristige Rund-um-die-Uhr-Produktion von Strom ohne Zufuhr fossiler Brennstoffe. Ihr Hauptnachteil bleiben die Eingriffe in die natürliche Umwelt, da sie weitläufig Gebiete überschwemmen – mitunter dann ehemalige Lebensräume von Menschen und sicher einstige Heimaträume von Pflanzen und Tieren.