Die Krux der Irreversibilität

Das Klimasystem ist kein träges Faultier, das immer nur allmählich auf Änderungen reagiert. Vielmehr können einige Faktoren des Erdsystems plötzlich in einen neuen, unumkehrbaren Zustand versetzt werden. Die Rede ist von sogenannten Kipppunkten.

Unser Klimasystem ist ein komplexes Zusammenspiel: Ozean, Land, Atmosphäre, Biosphäre und Eismassen sind keine "isolierten" Komponenten, sondern vielmehr in stetiger Wechselwirkung miteinander. Man könnte dabei vielleicht meinen, dass allmähliche Änderungen auch zu einer allmählichen Reaktion führen, so wie wir es aus vielen Bereichen des Lebens kennen. Doch dem ist nicht so: Auch kleine Änderungen können plötzliche und drastische Auswirkungen haben. Man kann das mit einer Kaffeetasse vergleichen, die langsam über den Tischrand geschoben wird. Zunächst passiert nichts, doch plötzlich erreicht sie einen kritischen Punkt, an dem sie kippt.

Im Klimasystem gibt es gleich mehrere solcher ?Kipppunkte? oder "Kippelemente" (englisch: "Tipping points"), für die gilt: Wird ein bestimmter Schwellenwert erreicht, kann das zu schnellen und unumkehrbaren Veränderungen führen. Genau in dieser Irreversibilität liegt das große Problem, denn selbst wenn die Ursache für "das Kippen" anschließend zurückgenommen werden würde, würde das System Klima nicht unbedingt wieder in den alten Zustand zurückkehren. Wie die zerbrochene Kaffeetasse. Oder um es mit einem Beispiel von Dr. Eckhart von Hirschhausen zu beschreiben: Wenn man ein Ei kocht, wird es hart - und es bleibt hart, auch wenn das Wasser wieder abkühlt.

Bereits das Überschreiten einzelner Kipppunkte hat also weitreichende Umweltauswirkungen. Zudem besteht zusätzlich das Risiko, dass durch Rückkopplungsprozesse weitere Kipppunkte im Erdsystem überschritten werden und so eine dominoartige Kettenreaktion ausgelöst wird. Quasi eine "Kipp-Kaskade".

Doch was sind nun diese Kipppunkte?

Das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) teilt sie in drei Kategorien: 1. Schmelzende Eiskörper (zum Beispiel Arktisches Meereis), 2. Veränderte Strömungssysteme (zum Beispiel Atlantische Thermohaline Zirkulation) und 3. Bedrohte Ökosysteme (zum Beispiel Amazonas-Regenwald).

Zehn unterschiedliche Kippelemente sind in der beigefügten Grafik dargestellt. Drei Beispiele:

- Das grönländische Festlandeis ist bis zu 3 km dick, verliert durch Abschmelzen jedoch an Höhe. Seine Oberfläche, die sich jetzt noch in hohen und damit kalten Luftschichten befindet, sinkt und wird somit wärmeren Temperaturen ausgesetzt. Das wiederum verstärkt das Abschmelzen weiter. Sobald eine bestimmte globale Temperaturzunahme überschritten ist, lässt sich das vollständige Schmelzen des Eispanzers nicht mehr aufhalten, was Wissenschaftlern zufolge zu einem Meeresspiegelanstieg von bis zu sieben Metern führen kann.

- Der Amazonas-Regenwald ist ein gewaltiger Kohlenstoffspeicher. Circa ein Viertel des weltweiten Kohlenstoffaustauschs zwischen Atmosphäre und Biosphäre finden dort statt, er ist quasi die "grüne Lunge" der Erde. Durch extreme Trockenheit werden die Bäume so stark angegriffen, dass sie absterben. Weiter fortschreitende Abholzung verstärkt das Problem. Bei einem Umkippen des Regenwaldes etwa in eine Savannen-Vegetation könnte also kaum oder nur noch wenig Kohlendioxid gebunden werden und enorme Mengen des Treibhausgases blieben in der Atmosphäre.

- Im hohen Norden befindet sich auf einer Fläche von 10 Mio. km² (etwa der 30-fachen Fläche Deutschlands) Permafrost. Mehrere Hundert Milliarden Tonnen Kohlenstoff sind dort seit der letzten Eiszeit eingelagert. Wenn er auftaut, zersetzt sich das darin erhaltene organische Material und es wird Kohlenstoff und Methan frei. Der Auftauprozess schreitet derzeit viel schneller voran, als selbst die pessimistischsten wissenschaftlichen Studien annahmen. Inzwischen ist das Auftauen so weit vorangeschritten, wie es in den Szenarien des IPCC für das Jahr 2090 prognostiziert wurde.

Bei den düsteren Prognosen also resignieren und einfach hoffen, dass "nichts kippt"? Dazu sei gesagt, dass jedes (gar jedes Zehntel) Grad einen Unterschied macht ? siehe zweite beigefügte Grafik. Und im Gegensatz zur kaputten Kaffeetasse, die einfach neu gekauft werden könnte, haben wir diese Möglichkeit bei der Erde leider nicht.

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 20.09.2021