Kipppunkte: Warum wir den Klimawandel vielleicht nicht umkehren können

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Aktualisiert am Thu Jun 03 2021

Was ist ein Kipppunkt?

Stell dir vor, du rollst einen Ball den Hügel hoch. Wenn du den Ball hinaufrollst, während du den Hügel hinaufgehst, wird er immer wieder in deine Hände zurückrollen.

Wenn du jedoch den Ball über den Gipfel hinaus rollst, wird er weiterrollen und du wirst ihn verlieren. In diesem Beispiel symbolisiert der Gipfel des Hügels den 'Wendepunkt'; wenn du dem Ball an diesem Punkt nur einen kleinen Stoß gibst, wird er weiterrollen und nicht mehr aufhören!

Kipppunkt Analogie

Normally, our Earth’s systems behave in a similar way to the ball at the bottom of the hill - if we give them a little push by changing them slightly, they will eventually return to their natural state. However, if we cause our Earth system to change a lot (like by hugely increasing the amount of greenhouse gases (GHGs) in the atmosphere), the ball moves to the top of the hill, so any little extra push will cause a huge and irreversible change. This is called a ‘tipping point’.

Das Überqueren eines Wendepunktes ist unumkehrbar, da man nicht zurückgehen und eine kleine Änderung rückgängig machen kann. Diese kleine zusätzliche Änderung hat einen Systemwechsel ausgelöst, der entweder sofort sichtbar wird, oder erst Jahre in der Zukunft.

Haben wir bereits Kipppunkte überschritten?

Bis vor kurzem glaubten Wissenschaftler:innen, dass es unwahrscheinlich sei, dass wir globale Klima-Kipppunkte in diesem Jahrhundert bereits überschritten haben. Allerdings sprechen neuere Daten dafür, dass wir näher an der Überschreitung von Klima-Kipppunkten sind, als bisher angenommen.

Karte einiger Kipppunkte

Wendepunkt 1: El Niño Süd-Oszillation (ENSO)

Im südpazifischen Ozean gibt es in der Regel starke Winde, die von Südamerika nach Australien strömen. Diese schieben das warme Oberflächenwasser Richtung Westen und führen zu einem Anstieg des kalten Wassers aus der Tiefe des Ozeans im Osten.

Starke Ostwinde

Warmes Oberflächenwasser führt zu aufsteigenden Luftmassen im Westen. Diese bilden Wolken, führen zu Regenfällen und einem Luftstrom in höheren Lagen der Atmosphäre. Dieser Luftstrom verstärkt die starken Ostwinde am Boden.

Stabile Luftzirkulation

Aber an welchem Punkt kommt El Niño ins Spiel? Alle zwei bis sieben Jahre schwächen sich die Ostwinde aufgrund einer ungewöhnlichen Druckverteilung an der Oberfläche des Südpazifischen Ozeans ab.

Schwächere Ostwinde

Was denkst du geschieht als nächstes?


Durch den abgeschwächten Wind wird weniger warmes Wasser gen Westen gedrückt und weniger kaltes Wasser steigt im Osten auf. Stattdessen sammelt sich warmes Wasser in der Mitte des Ozeans.

El Niño Luftzirkulation

Das ist El Niño. Es verursacht Veränderungen der Wind- und Luftzirkulation in der Atmosphäre mit Auswikrungen auf den gesamten Globus. Dazu gehören verstärkte Dürren in Indonesien, Indien und einigen Teilen Brasiliens, und vermehrte Überschwemmungen in Peru. Während El Niño 2015/2016 gab es über 60 Millionen Menschen mit erschwertem Zugang zu ausreichend Nahrungsmitteln. Die folgende Karte zeigt das Wettergeschehen, dass wir während El Niño erwarten können:

El Niños Auswirkungen auf die Niederschläge

Falls die Erderwärmung dazu führt, dass Ozeane mehr Wärme aufnehmen, könnte sich die Schicht warmen Oberflächenwassers so stark nach unten ausdehnen, dass ENSO einen Kipppunkt erreicht. Dies würde dazu führen, dass El Niño Ereignisse permanent stärker ausfallen und häufiger auftreten. Die globale Erwärmung, um ENSO über diesen Kipppunkt hinaus zu befördern, wird wahrscheinlich dieses Jahrhundert erreicht und die daraus resultierenden Effekte werden noch Tausende von Jahren zu spüren sein.

Zusätzlich zu stärkeren Überschwemmungen in Peru wird El Niño auch Dürren im Amazonas verstärken. Das macht es wahrscheinlicher, dass auch dieser nächste Kipppunkt, den wir betrachten, überschritten wird.

Kipppunkt 2: Verlust des Amazonas-Regenwaldes

Was denkst du, führt zur Überschreitung eines Kipppunktes im Amazonas?


Der Amazonas ist so groß, dass er eine riesige Menge Wasser in die Atmosphäre abwirft- mehr als 8 Billionen Tonnen pro Jahr! Dies geschieht während eines Prozesses namens photosynthesis, bei dem Bäume Wasser aus dem Boden und CO2 aus der Atmosphäre kombinieren, um ihre Nahrung herzustellen. Um das CO2 aus der Atmosphäre entnehmen zu können, müssen Bäume kleine Löcher in ihren Blättern öffnen, was bedeutet, dass eine Menge Wasser entweicht. Dieses Wasser tritt in die Atmosphäre ein und wird zu Wolken, welche die Luft kühl halten und mehr Regen erzeugen, damit die Bäume wachsen können.

Bäume und der Wasserkreislauf

Durch einen beträchtlichen Verlust an Bäumen wird deshalb immer weniger Wasser an die Atmosphäre abgegeben, wodurch große Gebiete des Amazonas immer trockener werden, da der Wasserkreislauf zusammenbricht. Dies geschieht bereits im süd- und östlichen Amazonas, wo die Trockenzeiten in den letzten beiden Jahrzehnten länger geworden sind.

Die globale Erwärmung wird dieses Phänomen noch verstärken. Zusammen mit der Abholzung des Regenwaldes wird sie zu vermehrten Waldbränden, regionalen Dürren und Überschwemmungen, und einem Verlust der Artenvielfalt führen.

Der Amazonas wird einen Kipppunkt erreichen, wenn der Wasserkreislauf so stark geschädigt ist, dass Teile des Waldes nicht mehr genug Niederschlag erzeugen können, um das Wachstum des Regenwaldes aufrecht zu halten. Dieser Teil wird dann dauerhaft abgestorben sein und sich in eine Savanne verwandeln.

Amazonas Kipppunkt

Wenn wir den Kipppunkt alleine anhand der Erderwärmung abschätzen, gehen viele Studien davon aus, dass Temperaturen um 4 °C ansteigen müssten, um im zentralen, südlichen und östlichen Amazonas-Regenwald zur Überschreitung der Kipppunkte zu führen.

Wenn wir allerdings die Auswirkungen der Waldrodung mit berücksichtigen, könnten Kipppunkte viel früher, bei etwa 20-40 % Abholzung, erreicht werden. Das ist insbesondere deshalb besorgniserregend, weil wir bereits 17 % des Amazonas-Regenwaldes seit 1970 abgeholzt haben!

Kipppunkt 3: Verschwinden des arktischen Meereises im Sommer

Denkst du, die Menge/Ausdehnung des arktischen Meereises ist über das Jahr hinweg konstant?


Das tut sie nicht - tatsächlich gehen jedes Jahr etwa 9 Millionen km2 (oder ungefähr die Hälfte der gesamten Eisdecke) zwischen März und September verloren; diese friert im Winter aber wieder zu.

Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass die Menge an Eis, das in jedem Monat des Jahres vorhanden ist, zwischen 1979 und 2018 gesunken ist. Der September erlebt die bedeutendste Eisveränderung der letzten 1.000 Jahre und verliert seit 1979 83.000 km2 pro Jahr! Die Bedeutung dessen können Sie im Diagramm unten sehen!

Verlust arktischen Meereises im September

Was führt deiner Meinung nach dazu, dass das arktische Meereis stärker schmilzt als erwartet?


Die verstärkte Eisschmelze wird durch höhere Temperaturen im Sommer und durch eine positive Rückkopplung verursacht. Das bedeutet, dass schmelzendes Eis eine noch schnellere Eisschmelze begünstigt. Während das Eis schmilzt wird die Oberfläche des Ozeans freigelegt. Diese ist dunkler als das Eis, weshalb sie mehr Sonnenlicht absorbiert und mehr Wärme aufnimmt. Deshalb erwärmt sich der Ozean stärker, wenn mehr Eis schmilzt und erhöht dadurch die Wahrscheinlichkeit, dass noch mehr Eis schmilzt!

Positive Rückkopplung durch Eisschmelze

Das arktische Meereis wird einen Wendepunkt erreichen, wenn die Temperaturen in einem solchen Maße ansteigen, dass ein weiterer Meereisverlust nicht mehr aufzuhalten ist. Dies wird in der Zukunft zu einem Punkt führen, an dem es im Sommer kein arktisches Meereis geben wird. Dies ist einer der plötzlichsten und wahrscheinlichsten Wendepunkte in Klimamodell voraussagen.

Wissenschaftler sagen voraus, dass eine Erhöhung der globalen Temperatur um 10 bis 35 % zu unvermeidbaren eisfreien Sommern um 2100 führen wird. Schlimmer noch, der jüngste Eisverlust in der Arktis ist deutlich höher als die Prognosen des Klimamodells, sodass der Wendepunkt für Sommereis viel früher überquert werden könnte, als die Modelle vorhersagen. Einige Wissenschaftler glauben, wir haben diesen Punkt schon überschritten!

Der Verlust von Arktiseis wird die einheimische Tierwelt und die Ernährungs- und Wassersicherheit für einheimische Bewohner erheblich schädigen. Auswirkungen auf Wettermuster in weiten Teilen der nördlichen Hemisphäre könnten ebenso die Folge sein, was wiederum eine Vielzahl anderer Menschen beeinflussen würde, auch wenn sich Wissenschaftler noch nicht ganz im Klaren über die Dynamik dieser Beziehung sind.

Kipppunkt 4: Schmelzen des antarktischen und grönländischen Inlandeises

Ein weiterer Eisbezogener Kipppunkt ist das Schmelzen des Inlandeises in Grönland und der Antarktis. Inlandeise sind, wie der Name schon sagt, riesige Land bedeckende Gletscher. Falls sie zu viel Eis verlieren, überschreiten sie einen Kipppunkt, ab dem es unmöglich ist, das verbliebene Eis vor dem Schmelzen zu bewahren. Dies würde zu einem Anstieg des Meeresspiegels von mehreren Metern in einigen hundert Jahren führen.

Im Kapitel zum Anstieg des Meeresspiegels gehen wir näher darauf ein!

Können wir auf die Vorhersagen von Kipppunkten vertrauen?

Allgemein gibt es wenig Übereinstimmung, ob wir irgendwelche Kipppunkte vor 2100 überschreiten, da es zu wenige Daten gibt, und die Klimamodelle Schwierigkeiten bei der Darstellung der Prozesse haben. Deshalb ist die Prognose, wann ein bestimmter Kipppunkt überschritten wird, mit einer großen Unsicherheit behaftet.

Wie sollten wir die Vorhersagen deiner Meinung nach verbessern?


Obwohl die besten Klimamodelle heutzutage viele abrupte Veränderungen des Klimas berücksichtigen können, sind einige Prozesse noch ungeklärt. Zum Beispiel enthalten einige Modelle nicht die Rückkopplungen, die zum Zusammebruch des Inlandeises führen würden, oder solche, die Schäden an der Vegetation verursachen würden.

Inlandeis- und Vegetations-Rückkopplungen haben wahrscheinlich erst in den nächsten Jahrhunderten größere Auswirkung auf Kipppunkte, da ihre Reaktion ziemlich langsam ist und wir ihre Ergebnisse nicht sofort sehen. Weil sie in den meisten Modellen nicht enthalten sind, könnte es sogar noch mehr Kipppunkte an Land geben.

Mehr Rückkopplungen, mehr Kipppunkte

Zusammenfassung

Viele Wissenschaftler waren sich einig, dass 2 °C Erderwärmung eine sichere Grenze ist, um keine Kipppunkte zu überschreiten.

Allerdings haben sich jüngst einige der führenden Wissenschaftler auf diesem Gebiet dafür ausgesprochen, dass wir versuchen sollten die globale Erwärmung auf deutlich unter 2 °C zu begrenzen, um die Überschreitung von Kipppunkten zu vermeiden. Tatsächlich haben Klimamodelle in einem Test mit 37 potenziellen Kipppunkten vorhergesagt, dass wir 18 bereits bei unter 2 °C erreichen werden (Erinnerung: aktuell haben wir unseren Planeten schon um 1,1 °C erwärmt)!

Dieses Risiko wird dadurch noch verstärkt, dass viele Experten glauben, dass in den meisten Fällen die Überschreitung eines Kipppunktes dazu führt, dass auch andere schneller überschritten werden. Dadurch könnten, wie in einer Kettenreaktion, mehrere Kipppunkte gleichzeitig ablaufen!

Deshalb fordern Wissenschaftler sofortige internationale Maßnahmen gegen nicht nachhaltige Verhaltensweisen (wie die Verbrennung von fossilen Energieträgern und die Abholzung der Wälder), um die Risiken von Kipppunkten zu vermeiden.

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