Abrupte Veränderungen könnten eine Kettenreaktion in Erdsystemen auslösen und unseren Planeten in Richtung extremer Erwärmung und stark steigender Meeresspiegel treiben.
Mehrere zentrale Erdsysteme stehen nach Einschätzung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern offenbar näher vor einer Destabilisierung als bisher angenommen.
Damit wächst die Gefahr, dass der Planet auf einen „Treibhaus“-Kurs gerät, angetrieben von Rückkopplungseffekten, die die Folgen der Erderwärmung weiter verstärken.
Die Ergebnisse der internationalen Forschungsgruppe unter Leitung von William Ripple von der Oregon State University sind heute im Fachjournal One Earth veröffentlicht worden.
„Wir könnten in eine Phase nie dagewesenen Klimawandels eintreten“
Der Bericht „The risk of a hothouse Earth trajectory“ bündelt wissenschaftliche Erkenntnisse zu Klimarückkopplungen und zu sechzehn Kippelementen – Teilsystemen der Erde, die instabil werden können, wenn bestimmte Temperaturschwellen überschritten werden.
Solche abrupten Veränderungen könnten eine Kaskade von Wechselwirkungen auslösen. Sie würden den Planeten auf einen Kurs extremer Erwärmung und eines anhaltenden Meeresspiegelanstiegs bringen.
Solche Zustände ließen sich auf Zeitskalen menschlicher Generationen kaum noch umkehren – selbst bei drastischen Emissionssenkungen, warnt die Studie.
„Nach rund einer Million Jahren, in denen die Erde zwischen Eiszeiten und wärmeren Phasen hin- und herpendelte, hat sich das Klima vor mehr als 11.000 Jahren stabilisiert. Das machte Ackerbau und komplexe Gesellschaften überhaupt erst möglich“, sagt Ripple, Professor für Ökologie am College of Forestry der Oregon State University.
„Von dieser Stabilität entfernen wir uns nun. Wir könnten in eine Phase nie dagewesenen Klimawandels eintreten.“
„Der Klimawandel schreitet schneller voran als von vielen Forschenden erwartet“
Zu den Kippelementen zählen die Eisschilde in der Antarktis und auf Grönland, Gebirgsgletscher, Meereis, boreale Wälder und Permafrost, der Amazonas-Regenwald sowie die Atlantische meridionale Umwälzzirkulation (AMOC), ein System von Meeresströmungen, das das Weltklima maßgeblich beeinflusst.
Die Forschenden verweisen darauf, dass fast zehn Jahre nach dem Pariser Klimaabkommen, das die langfristige Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau begrenzen sollte, der globale Temperaturanstieg zwölf Monate in Folge über 1,5 Grad lag.
In dieser Zeit häuften sich zudem extreme, tödliche und teure Naturkatastrophen wie Waldbrände und Überschwemmungen.
„Überschreitungen von Temperaturgrenzen werden normalerweise anhand von 20-Jahres-Mittelwerten bewertet. Doch Klimamodell-Simulationen legen nahe, dass der jüngste Zwölf-Monats-Verstoß darauf hinweist, dass der langfristige Temperaturanstieg bereits bei oder nahe 1,5 Grad liegt“, sagt Studienmitautor Christopher Wolf, Wissenschaftler bei der in Corvallis ansässigen Firma Terrestrial Ecosystems Research Associates (TERA).
„Es ist wahrscheinlich, dass die globalen Temperaturen so hoch sind wie, oder höher als, zu irgendeinem Zeitpunkt in den vergangenen 125.000 Jahren – und dass der Klimawandel schneller voranschreitet, als viele Fachleute prognostiziert haben.“
Ebenfalls wahrscheinlich ist nach Einschätzung der Forschenden, dass die Kohlendioxid-Konzentration so hoch ist wie seit mindestens zwei Millionen Jahren nicht mehr. Mit mehr als 420 Teilchen pro Million (ppm) liegt der CO₂-Gehalt der Atmosphäre rund 50 Prozent über dem vorindustriellen Niveau.
Die Gefahr von Klimarückkopplungen
Wenn sich das Klima verändert, können Prozesse angestoßen werden, die wieder auf das Klimasystem zurückwirken. Sie verstärken oder dämpfen die ursprüngliche Veränderung. Fachleute sprechen von Klimarückkopplungen.
„Verstärkende Rückkopplungen erhöhen das Risiko einer beschleunigten Erwärmung“, sagt Ripple. „So können etwa schmelzendes Eis und Schnee, tauender Permafrost, Waldsterben und der Verlust von Bodenkohlenstoff die Erwärmung verstärken – und so wiederum die Empfindlichkeit des Klimasystems gegenüber Treibhausgasen verändern.“
Ripple, Wolf und ihre Mitautorinnen und Mitautoren – Wolfs TERA-Kollegin Jillian Gregg sowie führende Klimaforschende aus Deutschland, Dänemark und Österreich – sehen in den aktuellen Daten und den grundlegenden Unsicherheiten der Klimaprognosen ein deutliches Signal: Die Welt braucht dringend wirksame Strategien für Klimaschutz und Anpassung.
„Bestehende Ansätze zur Eindämmung des Klimawandels, darunter der rasche Ausbau erneuerbarer Energien und der Schutz kohlenstoffspeichernder Ökosysteme, sind entscheidend, um den weiteren Anstieg der globalen Temperaturen zu begrenzen“, sagt Ripple.
Ebenso Priorität haben nach Ansicht der Autorinnen und Autoren Strategien, die Klimarisiken fest in staatliche Politikrahmen einbetten – zusammen mit einem sozial gerechten Ausstieg aus fossilen Brennstoffen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler betonen zudem den Bedarf an neuen Ansätzen, etwa einer weltweit koordinierten Überwachung von Kipppunkten und besseren Konzepten für das Risikomanagement.
„Unsichere Kippschwellen unterstreichen, wie wichtig Vorsorge ist – schon das Überschreiten einiger dieser Schwellen könnte den Planeten auf einen Treibhaus-Kurs zwingen, mit langfristigen und womöglich irreversiblen Folgen“, sagt Wolf.
„Politik und Öffentlichkeit sind sich der Risiken eines solchen faktischen Point-of-no-return weitgehend nicht bewusst. Und einen Treibhaus-Kurs zu verhindern, wird zwar nicht leicht, ist aber weit realistischer, als später zu versuchen, einen einmal eingeschlagenen Kurs wieder zu verlassen.“
„Wir müssen die rasant schwindenden Spielräume schnell nutzen“
Einige Kippvorgänge könnten nach Einschätzung der Forschenden bereits im Gange sein, etwa bei den Eisschilden auf Grönland und in der Westantarktis. Borealer Permafrost, Gebirgsgletscher und der Amazonas-Regenwald scheinen kurz davor zu stehen, einen Kipppunkt zu erreichen.
Im eng gekoppelten Klimasystem der Erde kann die Destabilisierung einer Region über Ozeane und Kontinente hinweg nachhallen. Schmelzendes Eis beschleunigt die Erwärmung, weil die reflektierende Oberfläche (Albedo) schrumpft, und verändert die Atlantische meridionale Umwälzzirkulation. Das kann die tropischen Regenbänder verschieben.
So könnte das Abschmelzen des grönländischen Eisschildes die AMOC weiter schwächen. In der Folge könnten Teile des Amazonasgebiets von Regenwald zu Savanne kippen.
„Die AMOC zeigt bereits Anzeichen einer Abschwächung, und das könnte das Risiko eines Amazonasterbens erhöhen – mit gravierenden Auswirkungen auf die Kohlenstoffspeicherung und die Biodiversität“, sagt Ripple.
„Der bei einem Amazonaskollaps freigesetzte Kohlenstoff würde die globale Erwärmung zusätzlich verstärken und mit anderen Rückkopplungen zusammenwirken. Wir müssen die rasant schwindenden Möglichkeiten schnell nutzen, um gefährliche und nicht mehr beherrschbare Klimaentwicklungen noch zu verhindern.“