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KlimaGlobale Erwärmung: Bereits heute hohes Risiko bei 5 Klima-Kipppunkten

Arktis, im Meer schwimmendes Eis
Al Carrera/stock.adobe.com

Das Schmelzen des arktischen Eisschilds gehört zu den Kipppunkten, bei deren Überschreitung katastrophale globale Folgen sehr wahrscheinlich sind. Die rasche Reduzierung der Treibhausgasemissionen kann die Wahrscheinlichkeit verringern.

Wenn die globale Temperatur mehr als 1,5°C über das vorindustrielle Niveau steigt, könnten mehrere Klima-Kipppunkte ausgelöst werden. Das ist das Ergebnis einer umfassenden neuen Untersuchung, die im Fachmagazin Science veröffentlicht wurde. Selbst beim derzeitigen Stand der globalen Erwärmung besteht bereits die Gefahr, dass im Erdsystem fünf gefährliche Klima-Kipppunkte überschritten werden - und die Risiken steigen mit jedem Zehntelgrad weiterer Erwärmung.

Ein internationales Forscherteam hat die Belege für die Kipppunkte, ihre Temperaturschwellen, Zeitskalen und Auswirkungen, aus einer umfassenden Analyse von mehr als 200 Studien zusammengefasst, die seit 2008 veröffentlicht wurden. 2008 wurden erstmal die Kipppunkte des Klimas genau definiert.

Die Forschungsergebnisse, die im Vorfeld der großen Konferenz "Tipping Points: from climate crisis to positive transformation" an der Universität Exeter (12.-14. September) veröffentlicht werden, kommen zu dem Schluss, dass die menschlichen Emissionen die Erde bereits in die Gefahrenzone der Kipppunkte gebracht haben.

Hintergrund: Kipppunkte

Das Klimasystem reagiert bei bestimmten Größenördnungen des Temperaturanstiegs - den Kipppunkten - mit starken Veränderungen im System. Dazu gehören:

  • abrupte Klimaänderungen
  • unumkehrbare (irreversible) Prozesse
  • langfristige, starke Klimaänderungen

Zu den 2008 von der Wissenschaft definierten Kipppunkten gehören:

  • Schmelzen des Meereises und Abnahme der Albedo in der Arktis
  • Schmelzen des Grönländischen Eisschildes und Anstieg des Meeresspiegels
  • Instabilität des westantarktischen Eisschildes und Anstieg des Meeresspiegels
  • Störung der ozeanischen Zirkulation im Nordatlantik
  • Zunahme und mögliche Persistenz des El-Niño-Phänomens
  • Störung des Indischen Monsunregimes
  • Instabilität der Sahel-Zone in Afrika
  • Austrocknung und Kollaps des Amazonas-Regenwaldes
  • Kollaps der borealen Wälder
  • Auftauen des Permafrostbodens unter Freisetzung von Methan und Kohlendioxid
  • Schmelzen der Gletscher und Abnahme der Albedo im Himalaya
  • Versauerung der Ozeane und Abnahme der Aufnahmekapazität für Kohlendioxid
  • Freisetzung von Methan aus Meeresböden

Quelle: Umweltbundesamt - Hintergrundpapier: Kipppunkte im Klimasystem; www.umweltbundesamt.de

Bereits heute hohes Risiko für 5 Kipppunkte 

5 der 16 Kipppunkte könnten bei den durch die globale Erwärmung schon heute erreichten Temperaturen ausgelöst werden:

  • das grönländische Eisschild,
  • das westantarktische Eisschild,
  • ein weit verbreitetes abruptes Auftauen der Permafrostböden,
  • der Zusammenbruch der Konvektion in der Labradorsee und
  • das massive Absterben der tropischen Korallenriffe.

4 dieser 5 Ereignisse werden bei einer globalen Erwärmung von 1,5 °C von zunächst nur möglichen zu dann wahrscheinlichen Ereignissen. 5 weitere werden bei einem Erwärmungsniveau von 1,5°C möglich.

 "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 Hauptautor David Armstrong McKay vom Stockholm Resilience Centre, der Universität Exeter und der Earth Commission.

"Die Wahrscheinlichkeit des Überschreitens von Kipppunkten kann durch eine rasche Reduzierung der Treibhausgasemissionen verringert werden."

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

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

Diese neue Analyse deutet darauf hin, dass die Erde bereits einen 'sicheren' Klimazustand verlassen haben könnte, wenn die Temperaturen eine Erwärmung von etwa 1°C überschreiten. Eine Schlussfolgerung der Untersuchung ist daher, dass selbst das Ziel des Pariser Abkommens der Vereinten Nationen, die Erwärmung auf deutlich unter 2°C und vorzugsweise 1,5°C zu begrenzen, nicht ausreicht, um einen gefährlichen Klimawandel vollständig zu vermeiden. Der Bewertung zufolge steigt die Wahrscheinlichkeit eines Kipppunkts von 1,5 bis 2°C Erwärmung deutlich an, mit noch höheren Risiken jenseits von 2°C.

Die Studie liefert starke wissenschaftliche Unterstützung für das Pariser Abkommen und die damit verbundenen Bemühungen, die globale Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, da sie zeigt, dass das Risiko von Kipppunkten jenseits dieses Niveaus eskaliert. Um eine 50-prozentige Chance zu haben, 1,5 °C 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.

"Jedes Zehntelgrad zählt"

Johan Rockström vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Ko-Vorsitzender der Earth Commission: "Die Welt steuert auf eine globale Erwärmung von 2-3°C 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, Direktor des Global Systems Institute an der Universität Exeter und Mitglied der Earth Commission: "Seit wir 2008 zum ersten Mal Kipppunkte des Klimas abgeschätzt haben, ist die Liste gewachsen, und unsere Einschätzung des Risikos, das sie darstellen, hat sich drastisch erhöht. 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 Klimakipppunkten 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 (sog. 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.

9 Systeme betreffen gesamtes Erdsystem, weitere 7 Systeme hätten tiefgreifende regionale Auswirkungen

Die Forscher unterteilten die Kippelemente in 9 Systeme, die das gesamte Erdsystem betreffen, wie die Antarktis und den Amazonas-Regenwald, und in weitere 7 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, 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."

Quelle: Pressemitteilung/Universität Exeter, Stockholm Resilience Centre, Future Earth, Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK)