Was ist ein Kipppunkt? - Wechselspiel zwischen Klima und Erde

In der Diskussion um den Klimawandel ist häufig von sogenannten Kipppunkten die Rede. Dabei handelt es sich um Prozesse auf der Erde, die bei einem bestimmten Temperaturanstieg „kippen“ und unumkehrbar von selbst weiterlaufen. Wir erklären, welche Kippelemente besonders wichtig sind und wie sie unser Klima verändern können.

Schiebt man eine Kaffeetasse immer weiter an den Rand des Tisches, geht das eine Weile gut, bis die Tasse einen kritischen Punkt erreicht und vom Tisch fällt. Ähnlich verhalten sich die Kipppunkte oder auch Kippelemente im Erdsystem: Lange Zeit reagieren sie nur wenig auf klimatische Veränderungen, bis sie sich ab einem kritischen Punkt verselbständigen und langfristig in einen neuen Zustand übergehen.

Selbst bei einer Abkühlung des Klimas bleiben die Prozesse dann unumkehrbar oder der Zustand erhalten. Welche Elemente im Erdsystem wann kippen könnten, wird von der Wissenschaft heiß diskutiert. Da sich die verschiedenen Elemente aber auch gegenseitig beeinflussen können, ist eine genaue Prognose sehr schwierig.

Dennoch deuten Studien darauf hin, dass bereits bei einer Erderwärmung zwischen 1,5 und 2 Grad mit hoher Wahrscheinlichkeit erste Kipppunkte erreicht werden.

Zu den wichtigsten Kippelementen mit globalen Folgen zählt der Verlust des Grönländischen sowie des Westantarktischen Eisschilds. Bereits ab einer Erwärmung um 1,5 Grad könnte sich der Schmelzprozess mit hoher Sicherheit selbst verstärken und somit ein Kipppunkt erreicht werden.

Auf Grönland liegt das unter anderem daran, dass der aktuell noch bis zu 3 Kilometer starke Eisschild immer mehr an Höhe verliert und somit immer höheren Temperaturen ausgesetzt ist. In tieferen Schichten der Atmosphäre ist die Dichte der Luft größer und die Luft erwärmt sich dadurch stärker. Das verstärkt die Eisschmelze zusätzlich und wird auch als positive Rückkopplung bezeichnet.

Der Westantarktische Eisschild kann bei zu warmem Ozeanwasser instabil werden. Dann setzt ebenfalls ein selbstverstärkender Prozess ein, der dazu führt, dass der Eisverlust sich immer weiter beschleunigt.

Das komplette Abschmelzen der Grönländischen und Westanarktischen Eisschilde hätte einen weltweiten Meeresspiegelanstieg von 10 Metern zur Folge. Wie schnell das Eis schmilzt, hängt dennoch von der weiteren Temperaturentwicklung ab. Der komplette Verlust des Eises wird erst in mehreren tausend Jahren erwartet.

Besonders relevant für Europa ist ein Kipppunkt, den die Wissenschaft im Nordatlantik ausfindig machen konnte. Die Zirkulation im Labrador- und Irminger-Meer südlich von Grönland könnte demnach bereits in den nächsten Jahrzehnten zusammenbrechen.

Normalerweise sinkt dort das salzhaltige und kalte Wasser aufgrund seiner hohen Dichte in die Tiefe ab. Der zusätzliche Eintrag von Süßwasser durch die Gletscherschmelze auf Grönland verdünnt das Wasser allerdings und die Zirkulation gerät ins Stocken.

Diese Zirkulation wird auch subpolarer Wirbel genannt und gilt als Motor der atlantischen Umwälzzirkulation, zu der auch der Golfstrom und der Nordatlantikstrom gehören. Durch ein Versiegen der Zirkulation südlich von Grönland würde es sich im Nordatlantik regional um 2 bis 3 Grad und global um circa 0,5 Grad abkühlen.

Eine mögliche Folge ist die Verschiebung des Jetstreams in Richtung Norden, wodurch sich die Wetterlagen in Europa ändern und mehr Extreme auftreten können.

Das Ausbreiten oder Absterben von Wäldern kann ebenfalls einen Kipppunkt darstellen. Der Regenwald speichert beispielsweise rund ein Viertel des gesamten terrestrischen Kohlenstoffs und damit auch das gebundene Kohlendioxid. Daher besitzt er eine Schlüsselrolle für das Weltklima und die Artenvielfalt.

20 Prozent der ursprünglichen Fläche des Regenwaldes sind bereits Abholzung und Dürren zum Opfer gefallen. Bei 25 Prozent ­– so die Einschätzung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern – könnte ein Kipppunkt erreicht werden, von dem an sich das Ökosystem nicht mehr regenerieren kann.

Zu den positiven Kippelementen zählt unter anderem das Ausdehnen der nördlichen Nadelwälder und ein mögliches Ergrünen von Teilen der Sahara, wie es zuletzt vor etwa 12.000 Jahren der Fall war. Hierbei handelt es sich um regionale Kippelemente, die für das globale Klima eher von geringer Bedeutung sind.

Im übertragenen Sinne können auch Kipppunkte in der menschlichen Gesellschaft erreicht werden. Bei der Energiewende zum Beispiel könnte im Falle sinkender Kosten der erneuerbaren Energien ein positiver Kipppunkt erreicht werden.

Weltweit werden mittlerweile mehr als 80 Prozent der Investitionen in die Erneuerbaren gesteckt und deren Anteil an der Gesamtstromerzeugung wächst gegenüber Kohle rasant. Bereits zu Beginn des Jahres 2025 könnte laut einem Bericht der internationalen Energieagentur der Strom mehrheitlich aus erneuerbaren Energiequellen generiert werden.

Die Informationen des Beitrags basieren auf folgenden Veröffentlichungen: