Kipppunkte: Warum wir den Klimawandel vielleicht nicht umkehren können

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Aktualisiert am: 31 Jan 2021

Was ist ein Kipppunkt?

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

Wenn du den Ball allerdings über den Gipfel hinaus rollst, wird er dir davon rollen. In diesem Beispiel ist der Gipfel des Berges der "Kipppunkt"; wenn du dem Ball an diesem Punkt nur den kleinsten extra Stoß gibst, wird er dir davon rollen und nicht mehr aufhören!

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Kipppunkt Analogie

Normalerweise verhalten sich die Systeme unserer Erde ähnlich wie ein Ball am Fuße eines Berges – wenn wir sie leicht verändern (in der Analogie mit dem Ball entspricht das einem Schubs), kehren sie letztendlich in ihren Ausgangszustand zurück . Wenn wir das System unserer Erde allerdings sehr stark verändern, z. B. indem wir die Konzentration der Treibhausgase (THG) in der Atmosphäre erhöhen , bewegt sich der Ball bis zum Gipfel des Berges und jeder zusätzliche Stoß führt zu drastischen, nicht mehr umkehrbaren Veränderungen . Dies wird als Kipppunkt bezeichnet .

Das Überschreiten eines Kipppunktes ist unumkehrbar, weil man nicht einfach zum ursprünglichen Zustand des Klimasystems zurückkehren kann, indem man den „kleinen Schubser" am Gipfel des Berges rückgängig macht . Kipppunkte lösen unvermeidbare Veränderungen aus, die plötzlich und unmittelbar sein , oder aber verzögert und erst Jahre später in der Zukunft eintreten können .

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 .

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Karte einiger Kipppunkte

Kipppunkt 1: El Niño Südliche Oszillationen (ENSO)

Normalerweise wehen im Südpazifischen Ozean nahe des Äquators starke Ostwinde von Südamerika, in Richtung Westen, nach Australien . Diese sind unter anderem der Grund, dass sich im Westen warmes Oberflächenwasser sammelt und im Osten kaltes Tiefenwasser nach oben tritt .

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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 .

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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 .

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Schwächere Ostwinde

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 .

Image of El Niño Luftzirkulation

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 :

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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

Der Amazonas setzt, aufgrund seiner Größe, riesige Mengen an Wasser in die Atmosphäre frei – mehr als 6 Trillionen Tonnen pro Jahr ! Dies geschieht während eines Prozesses namens Photosynthese, bei dem Bäume Wasser aus dem Boden und CO₂ aus der Atmosphäre verwenden, um ihre "Nahrung" zu erzeugen . Um das CO₂ zu absorbieren müssen sie allerdings kleine Löcher in ihren Blättern öffnen, wodurch Wasser entweichen kann . Dieses Wasser erzeugt Wolken die die Luft abkühlen und Regen verursachen, der die Bäume noch mehr wachsen lässt .

Image of Bäume und der Wasserkreislauf

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 .

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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

Nein ist sie nicht. Tatsächlich gehen jedes Jahr rund 9 Millionen km² (etwa die Hälfte der gesamten Eisdecke) zwischen März und September verloren, aber frieren im Winter wieder zu .

Nichtsdestotrotz ist es sehr wahrscheinlich, dass die in den jeweiligen Monaten vorhandene Eisdecke zwischen 1979 und 2018 zurück gegangen ist . Mit einem Verlust von 83.000 km² Eisfläche pro Jahr seit 1979 weist der September den stärksten Rückgang in den letzten 1000 Jahren auf ! Veranschaulicht wird dies im folgenden Diagramm !

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Verlust arktischen Meereises im September

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 !

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Positive Rückkopplung durch Eisschmelze

Das arktische Meereis erreicht einen Kipppunkt, wenn die Temperaturen so hoch sind, dass ein weiterer Verlust von Meereis unaufhaltsam wird. Dies führt dazu, dass es in der Zukunft kein arktisches Meereis mehr im Sommer gibt . Klimamodelle sagen diesen Kipppunkt als einen der wahrscheinlichsten und abruptesten vorher.

Wissenschaftler schätzen mit einer 10-30 prozentigen Wahrscheinlichkeit, dass die Arktis bei einer Erwärmung um 2 °C im Jahr 2100 eisfrei sein wird . Schlimmer noch, die jüngsten Eisverluste in der Arktis sind deutlich höher, als von Klimamodellen vorhergesagt , weshalb dieser Kipppunkt viel früher erreicht werden könnte, als bisher angenommen. Manche Wissenschaftler glauben sogar, dass wir ihn bereits überschritten haben !

Ein Verlust des Meereises würde der lokalen Tierwelt und der Trinkwasser-/Nahrungssicherheit der indigenen Bevölkerung erheblich schaden . Zudem könnte er das Wettergeschehen in einem Großteil der nördlichen Hemisphäre beeinflussen, und dadurch noch viel mehr Menschen treffen. Allerdings sind sich Wissenschaftler über die Dynamik dieser Beziehung noch nicht ganz einig .

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 .

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 .

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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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