Kippelemente: Auslösung von fünf gefährlichen Klima-Kipppunkten steht bevor

Studie im Fachmagazin Science zeigt, dass fünf Kipppunkte bereits ausgelöst worden sein könnten.

Eine neue wissenschaftliche Studie zeigt, dass fünf gefährliche Kipppunkte schon aufgrund des Temperaturanstiegs um 1 Grad Celsius erreicht worden sein könnten. „Wir sehen bereits Anzeichen für eine Destabilisierung“, so einer der Autoren, die im Fachmagazin Science publiziert wurde. Mit jeder zusätzlichen Erwärmung wachsen die Risiken. Analysiert hat das internationale Forscherteam 200 Studien, die seit 2008 veröffentlicht worden sind. Im Mittelpunkt stehen Temperaturschwellen, Zeitskalen und deren Auswirkungen. Hat die Erde einen „sicheren“ Klimazustand schon verlassen?

Was sind Kippelemente?

Unter dem Begriff Kippelemente sind solche Bestandteile des Klimasystems zu verstehen, die eine besondere schnelle und unumkehrbare Änderung des Klimas zur Folge haben. Das Wesen eines Kippelements ist, dass es seine Wirkung selbst verstärkt, so dass die Wirkung nicht aufgehalten werden kann, sobald das Kippelement einen kritischen Wert, also beispielsweise ein bestimmtes Temperaturniveau, erreicht hat.

Die Studie liefert starke wissenschaftliche Unterstützung für das Pariser Abkommen und die damit verbundenen Bemühungen, die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, da sie zeigt, dass das Risiko von Kipppunkten jenseits dieses Niveaus eskaliert. Um eine 50-prozentige Chance zu haben, 1,5 Grad Celsius zu erreichen und damit das Risiko von Kipppunkten zu begrenzen, müssen die weltweiten Treibhausgasemissionen bis 2030 um die Hälfte reduziert werden, um bis 2050 netto Null zu erreichen.

Die neue Analyse deutet darauf hin, dass die Erde bereits einen ’sicheren‘ Klimazustand verlassen haben könnte, weil die Erderwärmung ein Grad Celsius überschreiten hat. Eine Schlussfolgerung der Untersuchung ist daher, dass selbst das Ziel des Pariser Abkommens der Vereinten Nationen, die Erwärmung auf deutlich unter 2 Grad Celsius und vorzugsweise 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, nicht ausreicht, um den gefährlichen Klimawandel vollständig zu vermeiden.

„Wir sehen bereits Anzeichen für eine Destabilisierung in Teilen der westantarktischen und grönländischen Eisschilde, in Permafrostgebieten, im Amazonas-Regenwald und möglicherweise auch in der atlantischen Umwälzzirkulation“, erklärt der Hauptautor David Armstrong McKay vom Stockholm Resilience Centre, der Universität Exeter und der Earth Commission.

Konkret könnten fünf der sechzehn Kippelemente ausgelöst worden sein: das grönländische und das westantarktische Eisschild, ein weit verbreitetes abruptes Auftauen der Permafrostböden, der Zusammenbruch der Konvektion in der Labradorsee, und das massive Absterben der tropischen Korallenriffe. Vier dieser fünf Ereignisse werden bei einer globalen Erwärmung von 1,5 Grad Celsius von – zunächst nur – „möglichen“ zu „wahrscheinlichen“ Ereignissen. Bei einer Erwärmung von ebenfalls 1,5 °C werden fünf weitere Kipppunkte möglich, darunter Veränderungen in den großen Wäldern des Nordens und der Verlust fast aller Gebirgsgletscher.

Im Sechsten Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) heißt es, dass das Risiko des Auslösens von Klima-Kipppunkten bei etwa 2 Grad Celsius über den vorindustriellen Temperaturen hoch und bei 2,5 bis 4 Grad Celsius sehr hoch wird.  

„Die Welt ist bereits von einigen Kipppunkten bedroht. Wenn die globalen Temperaturen weiter ansteigen, werden weitere Kipppunkte möglich“, berichtet Armstrong McKay. „Die Wahrscheinlichkeit des Überschreitens von Kipppunkten kann durch ein rasches Senken der Treibhausgasemissionen verringert werden, und zwar ab sofort.“

„Welt steuert auf 2-3 Grad globale Erwärmung zu“

Johan Rockström, einer der Autoren der Analyse, Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung: „Die Welt steuert auf eine globale Erwärmung von 2-3 Grad Celsius zu. Damit ist die Erde geradewegs auf Kurs, mehrere gefährliche Schwellenwerte zu überschreiten, die für die Menschen auf der ganzen Welt katastrophale Folgen haben würden. Um gute Lebensbedingungen auf der Erde zu erhalten, die Menschen vor zunehmenden Extremen zu schützen und stabile Gesellschaften zu ermöglichen, müssen wir alles tun, um das Überschreiten von Kipppunkten zu verhindern. Jedes Zehntelgrad zählt.“

Tim Lenton, ein weiterer Autor, Direktor des Global Systems Institute an der Universität Exeter und Mitglied der Earth Commission: „Unsere neue Arbeit liefert zwingende Beweise dafür, dass die Welt die Dekarbonisierung der Wirtschaft radikal beschleunigen muss, um das Risiko des Überschreitens von Klima-Kipppunkten zu begrenzen. Um dies zu erreichen, müssen wir jetzt positive soziale Kipppunkte auslösen, die den Übergang zu einer sauberen Energiezukunft beschleunigen. Möglicherweise müssen wir uns auch anpassen, um mit Klima-Kipppunkten fertig zu werden, die wir nicht vermeiden können, und diejenigen unterstützen, die nicht versicherbare Verluste und Schäden erleiden könnten.“

Das internationale Team hat Daten aus der Klimavergangenheit der Erde, aus aktuellen Beobachtungen und aus den Ergebnissen von Klimamodellen untersucht. Dabei kamen die Forschenden zu dem Schluss, dass 16 wichtige biophysikalische Systeme, die an der Regulierung des Erdklimas beteiligt sind (so genannte „Kipp-Elemente“), das Potenzial haben, Kipppunkte zu überschreiten, bei denen sich die Veränderungen dann von selbst fortsetzen.

Das heißt, sogar wenn die Temperatur nicht weiter anstiege, würde ein Eisschild, ein Ozean oder ein Regenwald, sobald er einen Kipppunkt überschritten hat, immer weiter in einen neuen Zustand steuern. Wie lange der Übergang dauert, variiert je nach System zwischen Jahrzehnten und Tausenden von Jahren. So können sich beispielsweise Ökosysteme und atmosphärische Zirkulationsmuster schnell verändern, während der Zusammenbruch von Eisschilden langsamer vonstatten geht, aber zu einem unvermeidlichen Anstieg des Meeresspiegels um mehrere Meter führt.

Neun Kipppunkte betreffen das gesamte Erdsystem

Die Forscher unterteilten die Kippelemente in neun Systeme, die das gesamte Erdsystem betreffen, wie die Antarktis und den Amazonas-Regenwald, und in weitere sieben Systeme, deren Kippen tiefgreifende regionale Folgen hätte. Zu letzteren gehören der westafrikanische Monsun und das Absterben der meisten Korallenriffe rund um den Äquator. Im Vergleich zur Bewertung von 2008 wurden mehrere neue Kippfaktoren wie die Konvektion in der Labradorsee und die subglazialen Becken in der Ostantarktis hinzugefügt, während das arktische Sommer-Meereis und das große Wetterphänomen der El-Niño-Süd-Oszillation (ENSO) mangels Belegen für eine Dynamik im Sinne der Definition der Kipppunkte gestrichen wurden.

Ricarda Winkelmann, Ko-Autorin der Analyse, Forscherin am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Mitglied der Earth Commission: „Viele Kippelemente im Erdsystem sind miteinander verknüpft, was Kipppunkte zu einem ernsthaften zusätzlichen Problem macht. Tatsächlich können Wechselwirkungen zwischen diesen Elementen die kritischen Temperaturschwellen für manche dieser Elemente senken, ab denen einzelne Kippelemente sich dann langfristig zu destabilisieren beginnen.“

David Armstrong McKay: „Wir haben einen ersten Schritt getan, um die Welt über Kipppunktrisiken zu informieren. Es besteht ein dringender Bedarf an einer tiefer gehenden internationalen Analyse, insbesondere zu den Wechselwirkungen zwischen Kippelementen, wozu die Earth Commission ein Tipping Points Model Intercomparison Project (TIPMIP) ins Leben ruft.“

Insgesamt fanden die Forscher Belege für 16 Kipppunkte, wobei die letzten sechs eine globale Erwärmung von mindestens 2 Grad Celsius erfordern, um ausgelöst zu werden, so die Schätzungen der Wissenschaftler. Die Kipppunkte würden sich in Zeiträumen von einigen Jahren bis zu Jahrhunderten auswirken.