Brände in der sibirischen Taiga, 2019. Zusammen mit einem Rückgang der Wälder könnten großräumige Feuer den Klimawandel vorantreiben.
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BerlinZwei aktuelle Meldungen aus dieser Woche: Eine UN-Studie kommt zum Ergebnis, dass die Länder ihre Anstrengungen im Kampf gegen den Klimawandel immens verstärken müssten, um die Erderwärmung auf 1,5 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter zu begrenzen. Die Bundesregierung fasst in einem Bericht die Folgen des Klimawandels zusammen, die die Deutschen bereits jetzt zu spüren bekämen: mit vertrockneten Ernten und Wäldern, Niedrigwasser in Flüssen und Sturmfluten an der Küste. Im Jahresdurchschnitt 2018 sei die Lufttemperatur um 1,5 Grad höher gewesen als 1881, heißt es in dem Bericht.

Der Forscherbericht, der am Mittwoch im Wissenschaftsjournal Nature erschienen ist, passt auf spektakuläre Weise zu solchen Meldungen. Er zeigt, dass die Erderwärmung nicht linear verläuft, sondern sich an bestimmten Punkten unumkehrbar beschleunigen könnte. Grundlage ist die These von den Tipping Points, übersetzt: Kippelemente oder Kipp-Punkte. Gemeint sind Ereignisse wie der Verlust des Amazonas-Regenwaldes oder des Westantarktischen Eisschilds.

Kipp-Punkte bereits bei zwei Grad

Entgegen den Zweifeln mancher Politiker, Ökonomen und Naturwissenschaftler häuften sich die Beweise, dass solche Kipp-Ereignisse „wahrscheinlicher sein könnten als gedacht, dass sie große Auswirkungen haben und über verschiedene biophysikalische Systeme miteinander verbunden sind“, heißt es in der Nature-Veröffentlichung. Die Autoren sind Timothy Lenton, Direktor des Global Systems Institutes der britischen University of Exeter, sowie sechs weitere Forscher aus Dänemark, Australien und Deutschland. Allein vier gehören zum Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK).

Als der Weltklimarat IPCC die Idee der Kippelemente vor zwei Jahrzehnten einführte, habe man solche Erscheinungen nur dann als wahrscheinlich angesehen, wenn die globale Erwärmung um fünf Grad Celsius über das vorindustrielle Niveau steigt, schreiben die Klimaforscher. Die beiden IPCC-Sonderberichte von 2018 und 2019 legten jedoch nahe, „dass diese Kipp-Punkte bereits bei einer Erwärmung zwischen ein und zwei Grad überschritten werden könnten.“

Ein mögliches Überschreiten des Kipp-Punkts sehen die Forscher unter anderem bereits in der Westantarktis. Sie nennen die Region der Amundsen Sea Embayment. Es handelt sich um eines der wichtigsten Eis-Entwässerungsbecken der Westantarktis, etwa so groß wie der US-Bundesstaat Texas. Die Eisdecke ist hier etwa drei Kilometer dick. Schon im März 2007 zeigten Satelliten- und Luftaufnahmen, dass sich das Eis erheblich ausdünnt. Wärmeres Wasser fließe unter der Eisdecke, berichteten Forscher damals.

Umstürzende Dominosteine

Ein Modell zeige, dass ein Zusammenbruch der Amundsen Sea Embayment den Rest des westantarktischen Eisschilds destabilisieren könnte – wie umstürzende Dominosteine, heißt es im Nature-Bericht. Ein Abtauen des Eises würde zu einem Anstieg des weltweiten Meeresspiegels um über drei Meter führen – im Zeitraum von Jahrhunderten bis Jahrtausenden. Neueste Daten zeigten, dass auch ein anderer Teil der Antarkis, das Wilkes-Becken, ähnlich instabil sein könnte. Modellsimulationen ergäben einen Anstieg des Meeresspiegels um weitere drei bis vier Meter. Auch das Abschmelzen des Grönländischen Eisschilds beschleunige sich, wodurch weitere sieben Meter Meeresspiegelanstieg hinzukommen könnten.

Nach Aussagen der Forscher ist die Geschwindigkeit des Meeresspiegelanstiegs noch beeinflussbar. Sie hänge vom Ausmaß der globalen Erwärmung ab. Bei 1,5 Grad könnte es 10 000 Jahre dauern, bei 2 Grad weniger als 1 000 Jahre. Insgesamt fordern die Forscher bessere Modelle, beruhend auf früheren und heutigen Daten, um herauszufinden, ab wann und wie schnell die Eisschilde zusammenbrechen könnten.

Die Theorie der Kippelemente

  • Chaostheorie: Die Physik der nichtlinearen Dynamik zeigt, dass komplexe Systeme sich nicht nur linear verändern, sondern außer Kontrolle geraten können. Das betrifft nach Meinung von Forschern auch das System der Erde.
  • Tipping Points: Als Kippelement wird ein Bestandteil des globalen Klimasystems bezeichnet, der durch Veränderungen in einen neuen Zustand umschlagen kann, wenn er einen bestimmten Kipppunkt erreicht.
  • Fragile Bereiche: Zu den Kippelementen gehören etwa das arktische und antarktische Eis, der Regenwald, die Permafrostböden und die borealen Wälder. Ihr Verlust könnte eine dramatische Erderwärmung auslösen.

Zu weiteren Kipp-Punkten gehört laut Bericht der nahezu vollständige Verlust der tropischen Korallen bei einer Erderwärmung um zwei Grad – für die Forscher „ein schwerwiegender Verlust von Artenvielfalt der Meere und Lebensgrundlagen der Menschen“. Der Rückgang des Amazonas-Regenwaldes, der borealen Nadelwälder und das Auftauen der Permafrostböden könnte – zusammen mit Bränden – zu weiteren Treibern des Klimwandels werden.  Waldregionen, die heute noch CO2 aufnehmen (Kohlenstoffsenken), könnten künftig CO2 und andere Treibhausgase wie Methan freisetzen. Nach Auffassung der Forscher dürften weltweit insgesamt nur noch 500 Gigatonnen CO2 in die Atmosphäre geraten, um innerhalb der angestrebten Erwärmung von 1,5 Grad zu bleiben.

Planetarischer Notstand

„Aus unserer Sicht wäre es der deutlichste Notfall, wenn wir uns einer globalen Kaskade von Kipp-Punkten näherten“, schreiben die Forscher. Dies könnte zu einer Heißzeit führen, mit Temperaturanstiegen weit über das prognostizierte Maß hinaus. Nach Darstellung der Forscher verstärkt das Schmelzen des arktischen Eises die regionale Erwärmung. Die Grönlandschmelze führt zu einem Zustrom frischen Wassers in den Nordatlantik. Das könnte bereits zur 15-prozentigen Verlangsamung des Golfstrom-Systems – der Atlantischen Umwälzzirkulation (AMOC) – seit Mitte des 20. Jahrhunderts beigetragen haben, so die Forscher. Die Zirkulation ist ein Schlüsselelement nicht nur des globalen Wärmeaustauschs.

Eine weitere Verlangsamung des Golfstroms könnte das Westafrikanische Monsunsystem destabilisieren, das den Rhythmus von Niederschlägen und Trockenheit über West- und Zentralafrika steuert. Die Folge wären extreme Dürre in der Sahelzone. Auch könnten der Amazonas austrocknen, der ostasiatische Monsun gestört und die Hitzeentwicklung im Südpolarmeer gefördert werden, was den Eisverlust in der Antarktis beschleunigen würde.

Die Forschung habe im letzten Jahr 30 Typen von Systemveränderungen analysiert – vom Kollaps des Westantarktischen Eisschilds bis zur Verwandlung des Regenwalds in eine Savanne, schreiben die Forscher. Es zeige sich, dass das Überschreiten von Kipp-Punkten in einem System das Risiko der Überschneidung mit anderen erhöhen kann. Angesichts solcher Entwicklungen sprechen die Forscher vom „planetarischen Notstand“. Sie bekräftigen, dass es unbedingt notwendig sei, über gemeinsames internationales Handeln die Erderwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen. Strikt lehnen sie ökonomische Debatten ab, denen zufolge es „aus Kosten-Nutzen-Sicht“ am günstigsten sei, die Erwärmung erst bei drei Grad zu stoppen. Aber wie die Chaosforschung zeigt, lassen sich komplexe Systeme ohnehin nicht nach Belieben lenken und kontrollieren.