Erste Klima-Kipppunkte könnten laut Studie schon 2030 erreicht werden

Der Thwaites-Gletscher in der Westantarktis ist doppelt so gross wie Österreich. Der auch «Doomsday Glacier» («Weltuntergangsgletscher») genannte Eis-Gigant ist bereits für etwa vier Prozent des globalen Meeresspiegelanstiegs verantwortlich. Bild: keystone

«Jedes Zehntelgrad zählt»: Erste Klima-Kipppunkte könnten schon 2030 erreicht werden

Seit dem Beginn der Industrialisierung hat sich die Erde bereits um rund 1,1 Grad Celsius erwärmt. Dieser vermeintlich bescheidene Anstieg hat beunruhigende Veränderungen nach sich gezogen – extreme Wetterereignisse haben deutlich zugenommen. Allein in diesem Jahr sorgten Hitzewellen in China und den USA, verheerende Überschwemmungen in Pakistan und katastrophale Waldbrände im Mittelmeerraum für Schlagzeilen.

Mehr als 190 Staaten haben sich deshalb im Pariser Klimaschutzabkommen von 2015 verpflichtet, die globale Erwärmung auf unter 2 Grad zu begrenzen, noch besser aber auf 1,5 Grad. Steigt die Temperatur nämlich weiter, könnten verschiedene Bereiche des Klimasystems kippen und damit eine unumkehrbare Entwicklung – ähnlich einer Kettenreaktion – auslösen. Zu diesen Kippelementen zählen etwa Eisschilde, Permafrostböden oder Korallenriffe. Der 6. Sachstandsbericht des Weltklimarats (IPCC) geht davon aus, dass das Risiko, solche Klima-Kipppunkte auszulösen, bei etwa 2 Grad über den vorindustriellen Temperaturen hoch wird. Bei 2,5 bis 4 Grad wird es sehr hoch.

Früher als angenommen

Doch dieses besorgniserregende Szenario könnte sich früher einstellen als bisher angenommen. Bereits beim aktuellen Stand der globalen Erwärmung droht die Gefahr, dass von den weltweit insgesamt 16 Kipppunkten fünf überschritten werden – vier davon bis 2030. Zu diesem Ergebnis kommt die Analyse einer internationalen Gruppe von Klimaforschern, die mehr als 200 Studien zum Thema «Kipppunkte» untersucht hat, die seit 2008 erschienen sind. Auf dieser Basis konnten die Forscher ein aktualisiertes Modell der Klima-Kipppunkte erstellen.

Klima-Kipppunkt

Kipppunkte sind definiert als «eine kritische Schwelle, an der eine winzige Störung den Zustand oder die Entwicklung eines Systems qualitativ verändern kann». Als Vergleich könnte ein Stift dienen, den man mit dem Finger immer weiter über eine Tischkante hinausschiebt: Zuerst geschieht nichts, doch dann fällt er plötzlich. Wenn etwa ein Gletscher beim Abschmelzen an Höhe verliert, gerät seine Oberfläche in niedrigere, wärmere Luftschichten, was das Abschmelzen beschleunigt.
Jenseits der Kipppunkte können selbstverstärkende Rückkopplungsprozesse dafür sorgen, dass eine Entwicklung unaufhaltsam wird – auch wenn der externe Einfluss inzwischen nicht mehr besteht. Im Fall von Meeresströmungen wie dem Golfstrom können Änderungen enorme Auswirkungen auf das Klima haben.

Quelle: SDA/PIK

Das Team um David Armstrong McKay und Timothy Lenton von der University of Exeter (Grossbritannien), das seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift «Science» veröffentlichte, ermittelte neun Kipppunkte, die für das weltweite Klima relevant sind, und sieben Kipppunkte, die weitreichende regionale Auswirkungen haben. Im Vergleich zu früheren Untersuchungen kamen mehrere neue Kipp-Elemente hinzu – etwa die Konvektion in der Labradorsee und die subglazialen Becken in der Ostantarktis. Dagegen wurden das arktische Sommer-Meereis oder das Wetterphänomen El Niño aus der Liste gestrichen, weil hier Belege fehlten.

Zwei dieser global wirksamen Kipppunkte betreffen den grönländischen Eisschild beziehungsweise den westantarktischen Eisschild. Die Überschreitung der Schwelle könnte zu einer Dynamik führen, die die Eisschilde auch dann weiter abschmelzen lässt, wenn sich die Temperatur auf der Erde nicht weiter erhöht.

Vier Kipppunkte bis 2030 erreicht

Die Forscher kommen zu der Einschätzung, dass beim Erreichen einer Erderwärmung von durchschnittlich 1,5 Grad im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter vier Kipppunkte erreicht werden, nämlich beim:

• grönländischen Eisschild: Der Eisverlust in Grönland, dem zweitgrössten Eisschild der Erde, hat sich in den letzten Jahren beschleunigt – auch weil die Temperaturen in der Arktis doppelt so stark ansteigen wie im globalen Durchschnitt. Forscher befürchten, dass einige Bereiche des Eisschilds ihren Kipppunkt bereits erreicht haben könnten. Ein vollständiges Abschmelzen der grönländischen Eismassen würde den Meeresspiegel um etwa sieben Meter ansteigen lassen.
• westantarktischen Eisschild: Der antarktische Eisschild ist noch gigantischer als der grönländische. Besonders in der klimatisch milderen Westantarktis gibt es Hinweise, dass deren grösste Gletschersysteme – der Pine-Island- und der Thwaites-Gletscher – aufgrund des sich erwärmenden Meerwassers bereits unaufhaltsam abschmelzen. Sie allein würden den Meeresspiegel in den nächsten 200 bis 900 Jahren um drei Meter anheben.
• Tauen des Permafrost-Bodens: Permafrostböden sind eines der besonders gefährdeten globalen Kipp-Elemente; sie machen rund ein Viertel der gesamten Landfläche der Nordhalbkugel aus. Durch die steigenden Temperaturen in der Arktis – doppelt so stark wie im globalen Schnitt – tauen die obersten Schichten zusehends auf. Dabei werden grosse Mengen der Treibhausgase CO2 und Methan frei. Und das Reservoir ist gewaltig: Im Permafrost sind rund 1,5 Billionen Tonnen Kohlenstoff gespeichert, das ist etwa doppelt so viel, wie sich in der Atmosphäre befindet.
  
• Absterben der tropischen Korallenriffe: Tropische Korallenriffe wie das Great Barrier Reef vor der australischen Küste zählen zu den reichsten Ökosystemen der Welt. Sie leiden zum einen unter der globalen Erwärmung: Wassertemperaturen über 30 Grad schädigen die Algen, die für die Korallen lebenswichtig sind; es kommt zur Korallenbleiche. Diese folgen einander immer schneller, sodass die Riffsysteme sich nicht mehr vollständig erholen können. Zum andern setzt die Versauerung der Ozeane, der «kleine böse Bruder der Klimaerwärmung», den Riffen zu.

Die Lage der Kipppunkte des Klimas in der Kryosphäre (blau), der Biosphäre (grün) und der Ozeane/Atmosphäre (orange) sowie die Höhe der globalen Erwärmung, bei der diese Kipppunkte wahrscheinlich ausgelöst werden. Die Farbe und Form der Symbole richtet sich danach, ob der geschätzte zentrale Schwellenwert für die globale Erwärmung unter 2° C liegt (hellorange Kreise), zwischen 2° und 4° C (orange Rauten) oder bei 4° C und darüber (rote Dreiecke). Karte: Science.org

Aufgrund der Entwicklung in den vergangenen Jahren prognostizieren sie, dass die 1,5 Grad bereits im Jahr 2030 Wirklichkeit werden. Wenn alle von Politikern derzeit geplanten Massnahmen umgesetzt würden, könnte die weltweite Temperatur bis 2100 auf einen Anstieg um 1,95 Grad begrenzt werden. Bisher eingeführte Massnahmen würden allerdings nur zu einer Begrenzung der Erwärmung auf 2,6 Grad führen.

«Damit ist die Erde geradewegs auf Kurs, mehrere gefährliche Schwellenwerte zu überschreiten, die für die Menschen auf der ganzen Welt katastrophale Folgen haben würden», wird Ko-Autor Johan Rockström vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in einer Mitteilung seines Instituts zitiert; Rockström ist ein weiterer Mitautor der Studie.

Weitere Kipppunkte

Mit der Annäherung der Erderwärmung an zwei Grad werden weitere Kipppunkte möglich: das Abschmelzen der Gebirgsgletscher ausserhalb der Polargebiete sowie das Absterben des borealen Nadelwalds im südlichen Verbreitungsgebiet. Für Europa besonders relevant sind aber die Änderungen beim Golfstrom, der Teil der atlantischen Umwälzzirkulation ist und in Europa für milde Temperaturen sorgt: Laut den Forschern wird ein Zusammenbrechen eines Golfstromausläufers südlich von Grönland immer wahrscheinlicher, was sich auch auf die gesamte Umwälzzirkulation auswirke. Dass die gesamte atlantische Zirkulation – und damit der Golfstrom – zusammenbrechen könnte, werde jedoch erst bei einer Erderwärmung von mehr als vier Grad wahrscheinlich.

Auch bei den Eisschilden gehen die Forscher von einem Prozess von 2000 Jahren (westantarktischer Eisschild) oder 10'000 Jahren (grönländischer Eisschild) bis zum völligen Abschmelzen aus. Bei anderen Teilen der Antarktis würden die Kipppunkte erst bei einer Erderwärmung von drei bis sieben Grad erreicht. Sollten jedoch alle polaren Eiskappen abschmelzen, würde sich der weltweite Meeresspiegel um etwa 66 Meter erhöhen.

Katastrophale Auswirkungen

Hinzu kommt, dass viele dieser Kipp-Elemente im Erdsystem miteinander verknüpft sind. Ko-Autorin Ricarda Winkelmann vom PIK warnt: «Tatsächlich können Wechselwirkungen zwischen diesen Elementen die kritischen Temperaturschwellen für manche dieser Elemente senken, ab denen einzelne Kipp-Elemente sich dann langfristig zu destabilisieren beginnen.»

Auch andere Folgen des Klimawandels könnten katastrophale Auswirkungen auf das Leben auf der Erde haben. Deshalb mahnt Rockström: «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.» (dhr/sda/dpa)