Version 2. 1, 13.06.2021

Ich hatte seit längerer Zeit einen neuen Text zum Klima-Umbruch vorbereitet, aus dem ich hier einen Teil veröffentliche. Es geht um die Kipp-Elemente, bei denen auch befürchtet wird, dass sich diese Kipp-Elemente nacheinander gegenseitig anstoßen könnten. Seit einiger Zeit werden Schätzungen, ab wann das geschehen könnte, ernster gesehen als vorher. Hier also meine Übersicht dazu. Ich habe übrigens bei der Auswertung von eher zusammenfassenden Artikeln versucht, so viel wie möglich Originalpaper einzuarbeiten. Zuerst eine kleine Unterscheidung: Nicht alles, was sich beschleunigt, sind auch Kipp-Elemente des Klimas:

Beschleunigung der Erderwärmung

Leider deutet sich an, dass auch die bisher schlimmsten Temperaturerhöhungs-Szenarien übertroffen werden. Die Emissionen steigen schneller, als angenommen, die (kühlenden) Aerosolbelastungen (aus Luftverschmutzungen) sinken auch schneller und außerdem rutscht die Erde sowieso in eine leichte Warmperiode (wegen der Interdecadal Pacific Oscillation) (Xu et al. 2018: 31). Weil die Ozeane in der Arktis weniger von Eis bedeckt sind, absorbiert das dunklere Meerwasser auch mehr Energie von der Sonneneinstrahlung, die sich in Wärme umwandelt (Xu et al. 2017: 10317). Eine global durchschnittliche Temperaturerhöhung um 1,5 Grad könnte deshalb schon 2030 erreicht sein, anstatt wie bisher angenommen, erst 2040 (vgl. CONSTRAIN 2019: 02). Bei 2 Grad sind wir dann schon 2045. Mit immerhin 50%iger Wahrscheinlichkeit könnte die global durchschnittliche Temperatur im Jahr 2050 schon um 2,4…2,6 Grad gestiegen sein und 2100 um 4,1…5 Grad. (ebd.) Mit 5% Wahrscheinlichkeit wird 2100 der Bereich der existentiellen Risiken erreicht (ebd.: 10318) Die folgende Abbildung zeigt diese sich gegenüber den bisherigen Erwartungen beschleunigende Erwärmung bis 2050 (Xu et al. 2018: 31):

Sich selbst verstärkende Prozesse

Leider stößt die Erderwämung häufig Veränderungen an, die selbst wieder zur Ursache von weiteren Erwärmungsprozessen werden. Wenn die Wirkung selbst wieder verstärkend auf die Ursache zurückwirkt, nennt man das positive Rückkopplung. Ein bekanntes Beispiel ist, dass sich beim Verschwinden des Meereises die Albedo (Rückstrahlkraft) verändert. Sie wird durch die dunklere Oberfläche des Wassers im Vergleich zu Eis kleiner, woraufhin mehr Sonnenenergie absorbiert (aufgenommen) wird und weniger reflektiert wird.[1] Dieses Problem wiegt umso schwerer, als das Eis in der Arktis bereits viel schneller wegschmilzt, als alle Berechnungen vermuten ließen (vgl. Spratt, Dunlop 2018: 27). Die folgende Abbildung zeigt den Verlust des arktischen Eises jeweils im September. Die schwarze Linie zeigt die Berechnungen der Modelle, die im IPCC-Bericht von 2001 angegeben worden waren, die rote Linie die Beobachtungen (aus The Copenhagen Diagnosis 2009: 30):

Das permanente Abschmelzen der Arktis wird noch einige Jahrzehnte (im schlimmsten Fall bis kurz nach 2050) in Anspruch nehmen, nach dem hier eingezeichneten Jahr 2006 zickelte die rote Linie auch wieder stückchenweise nach oben. Aber sehr beruhigen sollte uns das nicht. Auch nicht, dass neuere Berechnungen diesen Trend mit einkalkulieren und die Voraussagen mit der Wirklichkeit jetzt besser übereinstimmen. Auf einer Website, in der überdramatisierte Aussagen zum Klimakollaps relativiert werden, wird resümiert:

„Ausgehend von dem, was wir aus beiden Beobachtungen und dem jüngsten IPCC-Bericht gesehen haben, könnte ein eisfreier arktischer Sommer innerhalb der nächsten Jahrzehnte eintreten und ist bei mittleren bis hohen Emissionsszenarien bis etwa Mitte des Jahrhunderts wahrscheinlich, aber das konkrete Jahr wird stark von der natürlichen Variabilität abhängen und davon, wie viel mehr wir in Zukunft emittieren.“ (Climatetippingpoints 2019/04/02)

Die Temperatur in der Arktis steigt schneller als in anderen Gebieten der Erde (ebd.). Sie führt jetzt schon zu einem beschleunigten Abschmelzen des Eises von Grönland (Rignot, Kanagaratnam 2006; Chen et al. 2006), während dies in den IPCC-Berichten erst für nach 2100 erwartet wurde. Die „arktische Beschleunigung“ des Temperaturanstiegs wirkt sich vor allem in den nördlichen Regionen aus, beeinflusst das Schmelzen des Eises von Grönland und des Permafrosts im Hohen Norden. Sie beeinflusst höchstwahrscheinlich auch die Veränderungen in der Bewegung des Jetstreams, die zu großräumigen Wetterextremen (Hitzewellen etc. führen). (Climatetippingpoints 2019/04/02)

Das Eis der Antarktis wurde bisher für die nächste Zeit noch als recht stabil angesehen (IPCC 2014, WG I, S. 71). Allerdings schmilzt es bereits dreimal schneller als früher und als angenommen wurde (siehe Quellen in Spratt, Dunlop 2018: 29). Manche Meereisschichten am Rand des von Eis bedeckten Landes wirken wie eine Bremse für das Abrutschen des Eises vom Land. Wenn diese Meereisschichten instabil werden, kann plötzlich viel Eis von den Landflächen abrutschen und das schmelzende Wasser trägt zum Meeresspiegelanstieg bei (Rignot et al. 2014, vgl. auch Mouginot et al. 2014). Für ein wichtiges Gebiet in der Westantarktis wurde inzwischen mitgeteilt:

 „Wir gaben bekannt, dass wir genügend Beobachtungen gesammelt haben, um zu dem Schluss zu kommen, dass der Rückzug des Eises im Amundsensee-Sektor der Westantarktis nicht aufzuhalten ist, mit großen Folgen. Das wird bedeuten, dass der Meeresspiegel weltweit um einen Meter ansteigen wird. Darüber hinaus wird sein Verschwinden wahrscheinlich den Zusammenbruch des restlichen Eisschildes der Westantarktis auslösen, was mit einem Anstieg des Meeresspiegels um drei bis fünf Meter einhergeht. Ein solches Ereignis wird Millionen von Menschen weltweit vertreiben.“ (Rignot 2014, vgl. NASA 2014, Bild: Visualisierung der Temperaturerhöhung in der Antarktis-NASA[2], vgl. The Copenhagen Diagnosis 2009: 33)

Zur Westantarktis gibt es inzwischen vor allem für das Gebiet Amundsen Bay verstärkt Messungen über den Rückzug der sog. Aufschwimmlinie (engl.: grounding line). Diese Messungen stimmen mit entsprechenden Modellen recht gut überein (Feldmann, Levermann 2015, Mouginot et al. 2014 für den Pine-Gletscher).

Auch jetzt schon stattfindenden Freisetzungen hochwirksamer Treibhausgase (Methan) aus auftauenden Permafrostböden gehören zu den Faktoren mit Kipp-Punkt. Auch hier stellt der Faktencheck „Climatetippingpoints“ (2019/05/13) richtig, dass dies nicht innerhalb von ca. 5 Jahren zum Kollaps führen wird, sondern sich über längere Zeiträume hinzieht. Inzwischen muss angenommen werden, dass das Auftauen des Permafrosts ab einer global durchschnittlichen Temperaturerhöhung um 1,5 Grad bereits maßgeblichen Einfluss auf die weitere Erhöhung der Treibhausgase in der Atmosphäre hat (Spratt, Dunlop 2018: 26). Sogar die im ostsibirischen arktischen Schelf noch „eingefrorenen“ Methan-Hydrate könnten entweichen. Im IPCC-Bericht wird angenommen, es sei durch eine Schicht gefrorenes Wasser festgesetzt, aber es kann auch sein, dass diese Schichten nicht mehr dicht sind (siehe Literatur in Fußnoten 90-92 in Spratt, Dunlop 2018: 26). Im Fakten-Check „Climatetippingpoints“ (2019/05/13) werden Veröffentlichungen für und gegen diese Vermutung vorgestellt und kommentiert. Zusammenfassend wird festgehalten:

„In ähnlicher Weise gibt es zwar Hinweise auf größere Methanemissionen aus dem unterseeischen Permafrost des ostsibirischen arktischen Schelfs, aber es gibt kaum direkte Hinweise auf ein riesiges Reservoir metastabiler Methanhydrate direkt unter der Oberfläche, die plötzlich austreten und eine extreme Erwärmung auslösen könnten.“ (ebd.)

Auch wenn im günstigsten Fall diese Prozesse der Methanfreisetzungen eher im Jahrhundert- und Jahrtausendzeitraum wirksam werden als in den nächsten Jahren, kann uns nur beruhigen, wenn uns unsere Nachfahren ziemlich egal sind. Bis 2100 jedenfalls wird erwartet, dass die zusätzlichen Methanfreisetzungen einen Beitrag von zusätzlichen 0,1 bis 0,3 Grad für die Erderwärmung verursachen (ebd.). Interessant ist übrigens eine Beschwichtigungs-Formulierung, die mir bei „Climatetippingpoints“ jetzt schon zum zweiten Mal auffällt. Es wird zugegeben, dass mehr Methan aus dem arktischen Permafrost emittiert wird, als der IPCC angenommen hatte. Dies wird dann beschwichtigt mit der Bemerkung, dass diese Veränderung mittlerweile in neue Modellierungen eingebaut ist. Dies erhöht zwar das Vertrauen in die Forschung, von der Sache her ist trotzdem mehr treibhauswirksames Methan in der Atmosphäre und es ist wahr, dass auch der IPCC sich eher „nach unten“ geirrt hatte in der Gefahreneinschätzung. Auch dies wiederholt sich.

Wenn die Erdtemperatur steigt, ist auch zu erwarten, dass Kohlenstoff aus dem Boden austritt und dass die Wälder als Kohlenstoffsenke ausfallen. Dass diese verstärkenden Effekte wohl jetzt schon wirken, zeigt sich daran, dass viele Beobachtungen die schlimmsten Szenarien des IPCC schon regelmäßig überschreiten. Die Rückkopplungseffekte, die derzeit nur zu 1-7% an der derzeitigen Temperaturerhöhung beitragen, dürften sich in den nächsten Jahrhunderten auf einen Anteil von 28-68% erhöhen. (Proistosescu, Huybers 2017: 1)

Die bisherige Vernachlässigung dieser Effekte hängt sachlich vor allem damit zusammen, dass meist angenommen wurde, dass sie nur in sehr entfernter Zukunft relevant werden. Die bisherigen Klimamodelle sind nicht gut geeignet, diese nichtlinearen Effekte mit einzuberechnen. Sogenannte „semi-empirische“ Ansätze sind sehr viel aussagekräftiger, haben sich aber noch nicht in breitem Maße durchgesetzt. Dabei werden Beobachtungen und wichtige physikalische Beziehungen und Prinzipien, die an früheren Klimaveränderungen zu erkennen sind, kombiniert (vgl. Spratt, Dunlop 2018: 20). Stefan Rahmstorf berechnete den möglichen Anstieg des Meeresspiegels 2007 auf diese Weise und kam dabei auf deutlich höhere Werte als die vom IPCC bevorzugten Modellrechnungen, wobei seine Werte den beobachteten Werten viel näher liegen (Rahmstorf 2007). In einer weiteren Veröffentlichung aus demselben Jahr mit Kolleg*innen zeigt Rahmstorf (Rahmstorf et al. 2007: 709, vgl. The Copenhagen Diagnosis 2009: 37), dass die Beobachtungen (durch Satelliten: blaue Linke, durch Gezeitenpegel: rote Linie) am oberen Rand der vorher angenommenen möglichen Werte liegen (obere gestrichelte Linie):

Die mittlere gestrichelte Linie steht für jenes Modell, bei dem die sog. Klimasensitivität (d.h. der Wert des Temperaturanstiegs, der bei einer Verdopplung der CO2-Emissionen angenommen wird) 3 °C mit einer Ungenauigkeit zwischen 1,7 und 4,2 Grad (grauer Bereich) beträgt. Der Wert der Klimasensitivität sollte also größer sein als der im IPCC-Bericht von 2007 (IPCC 2007: 42, 173, 228) angenommene Mindestwert von 2°C (mit Maximalwert von 4,5°C). Schon damals wurde darauf aufmerksam gemacht: „Die Festlegung der Politik auf der Grundlage einer Klimasensitivität nach „bester Schätzung“ nimmt ein erhebliches Risiko der Überschreitung der Temperaturschwellen in Kauf, da die Klimasensitivität höher sein könnte als die beste Schätzung“ (ebd.: 227). Im folgenden IPCC-Bericht wurde dieser Wert allerdings sogar noch reduziert auf 1,5…4,5°C (IPCC 2014: 43, 62). Genau genommen ist damit die „Gleichgewichts-Klimasensitivität“ gemeint, was schon im Wort ausdrückt, dass Nichtgleichgewichtseffekte, wie die eben genannten Rückkopplungen nicht eingeschlossen sind. Wenn dagegen eine „Erdsystem-Klimasensitivität“ verwendet wird, schießt der Wert möglicherweise auf 4-6°C hoch! (Spratt, Dunlop 2018: 22; vgl. auch Hansen et al. 2013 und The Geological Society 2013). Neuere Klimamodellierungen scheinen zu bestätigen, dass vor allem wegen einem steigenden Wassergehalt in den Wolken, was zu mehr Absorption von Sonnenlicht führt (Zelinka et al. 2020), die Klimasensitivität größer ist, als bisher angenommen worden war. Andere Studien gehen davon aus, dass die neuen Modellierungen „zu empfindlich“ seien, dass also Entwarnung gegeben werden könnte (Rahmstorf 2020). Diese erleichternden Studien beziehen aber nicht immer die nichtlinearen Effekte ein. Wenn der Wert der Klima-Sensitivität sich doch als höher als bisher angenommen erweisen sollte, würde das für uns noch verfügbare Kohlenstoff-Budget noch kleiner sein.

Vergleiche mit Modellierungen und Proxywerten aus der letzten Zwischeneiszeit weisen darauf hin, dass die Modelle nicht mit den Proxys übereinstimmen, wenn wichtige positive Feedbacks nicht berücksichtigt wurden (Thomas et al. 2020: 2). Dutton et al. zeigten 2015 anhand von Daten aus früheren Zwischeneiszeiten einen Zusammenhang von geringen Veränderungen der Temperatur (global durchschnittlich z.B. vor ca. 125 000 Jahren um 1 Grad,  bei viel höheren Temperaturen (mindestens + 3…5 Grad)  in Grönland und Antarktis) und starkem Anstieg des Meeresspiegels (zur genannten Zeit um 6-9 m).

Kipp-Elemente?

Nicht alle der bisher genannten sich selbst verstärkenden Prozesse haben einen Schwellwert, um die es im Folgenden geht: Komplexe Systeme mit vielen Faktoren und Abhängigkeiten zwischen ihnen haben häufig die Eigenschaft, ihren Zustand rapide verändern zu können, auch wenn sich die verursachenden Parameter nur langsam und kontinuierlich verändern. Das Ausmaß der Wirkung entspricht dann nicht dem Ausmaß der direkten Ursache, sondern es können als Wirkung plötzlich sehr starke Zustandsänderungen auftreten. Man spricht dann vom „Umkippen“ eines solchen Zustands. Die folgenden Abbildungen zeigen dieses „Kippen“ von einem Zustand zu einem anderen. Auf der Y-Achse sind Systemzustände (System feature F) dargestellt, auf der X-Achse die Veränderung eines Kontrollparameters (P), z.B. die Veränderung der global durchschnittlichen Oberflächentemperatur der Erde (aus Lenton 2011: 202). Im Fall a) verändert sich an der kritischen Stelle (Pkrit) der Kontrollparameter nur wenig, was aber zum System“absturz“ in einen neuen Zustand führt. Im Fall b) braucht es an der kritischen Stelle gar keine weitere Veränderung des Kontrollparameters, hier reichen Fluktuationen des Zustands selbst aus, um zu einem Kippen des Systems zu führen.

Da es in diesem Fall zwei mögliche stabile Zustände gibt, wird die Situation auch „Bifurkation“ (Aufgabelung) genannt.

Für den Fall a) gibt es noch eine andere schöne Abbildung dieser Situation. Hier wird eine Potential-„Landschaft“ dargestellt, bei der die stabilen Zustände als deutliche Täler dargestellt sind, in denen eine Kugel (die den Zustand symbolisiert) auch nach einer kleineren Störung („small deviations“) immer wieder schnell in den alten Zustand, d.h. ins Tal zurück rollt. Es gibt also eine „schnelle Erholung“ („fast recovery“). Dies zeigt der erste Teil der Abbildung (Lenton 2011: 203). Durch die Veränderung der Kontrollgröße verändert sich die „Landschaft“. Im mittleren Teil der Abbildung hat sich die Landschaft schon verändert. Der Zustand auf der rechten Seite kommt nach einer Störung, die die „Kugel“ vom Mittelpunkt wegbewegt, nicht mehr so schnell in den Ursprungszustand zurück. Die „Erholung“ geschieht langsamer („slower recovery“). Im unteren Teil der Abbildung hat sich die Landschaft so stark verändert, dass es keine „Erholung“ mehr gibt und ein neuer stabiler Zustand gefunden wird, von dem aus kein Übergang in den früheren mehr wahrscheinlich ist.

Interessant ist, dass die mittlere „Landschaft“ die Situation kurz vor dem Kippen zeigt. Und die hier vorkommende Verlangsamung der Rückkehr in den alten Zustand kann unter günstigen Umstünden für eine Vorhersage des Kipp-Effekts genutzt werden (Lenton 2011).

Im Klimasystem sind diese Kipp-Elemente große Komponenten, d.h. Mega-Muster und Super-Ökosysteme, die bestimmen, wie das Klimasystem funktioniert (Schellnhuber et al. 2016: 650). Abgesehen von den (reversiblen) Meereisbedeckung sind dies Faktoren, deren Umkippen nicht mehr reversibel ist. Die folgende Abbildung (ebenfalls aus Lenton: 2011: 207, leicht verändert und übersetzt) zeigt die Faktoren, aus denen sich jeweils das Risiko für die bekannten Kipp-Elemente im Klimasystem zusammen setzt. Das Risiko für ein Ereignis wird allgemein als Produkt von Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensschwere angegeben. Diese beiden Faktoren sind in der Abbildung auf die X- und die Y-Achse verteilt. Die X-Achse zeigt die (gegenwärtige) Eintrittswahrscheinlichkeit, die Y-Achse das Ausmaß des möglichen Schadens:

Ein „Kippen“ der Kipp-Elemente im Klimasystem[3] wurde lange Zeit noch nicht bei einer Erhöhung der globalen durchschnittlichen Temperatur um 1,5 Grad erwartet. Die Risiken hierfür im Bereich zwischen 0,6 und 1,6 Grad Steigerung der globalen durchschnittlichen Temperatur werden als „moderat“ bezeichnet, erst zwischen 1,6 und 2,6 Grad sollen sie überproportional steigen (IPCC 2018 Ch. 3: 257). Allerdings ist der Unsicherheitsbereich jeweils relativ hoch. Das bedeutet aber nicht, dass man weniger beunruhigt sein sollte. „Unsicherheit ist kaum eine Entschuldigung für Untätigkeit“ (Mann 2009: 4065).

Wie Schellnhuber und andere (2016) zeigten, könnten 5 der Kipp-Elemente schon bei Temperaturen zwischen 1 und 3 Grad kippen (oder gekippt sein); das sind der westantarktische Eisschild, das Grönländische Eisschild, die sommerliche Eisbedeckung in der Arktis und die Korallenriffe. Wenn es zum „Kippen“ kommt, wird der jetzige Amazonastropenwald zu einer baumlosen Savannenlandschaft oder Grönland und mindestens die Westantarktis verlieren ihr Eis.

Für die Instabilität des Grönländischen Eisschilds, der Westantarktischen und der Meereseisschilde wird ein Unsicherheitsbereich von 0,8 bis 3,2 Grad angegeben. Das grönländische Inlandeis könnte schon bei 1,6 Grad komplett abschmelzen (Schellnhuber 2016: 114). Neuere Untersuchungen (Lenton et al. 2019, IPCC 2019: 10, 53, Sutterley et al. 2014, Rignot et al. 2014, Mouginot et al.: 2014) zeigen, dass sich in der Antarktis in zwei Gebieten (Amundsen Sea in der Westantarktis, Wilkes Basin in Ostantarktis) Prozesse des Abschmelzens von Eis beschleunigen, bei denen das Überschreiten bestimmter Schwellen zu einer rapiden Veränderung führen könnte könnte (speziell für den Thwaites-Gletscher siehe Joughin et al. 2014). Auch andere großräumige Prozesse könnten sich schon bei 1,5 Grad stark verändern, so z.B. die El Niño-Oszillation.

Und es kommt noch schlimmer: Diese Kipp-Elemente können einander anstoßen wie Dominosteine (vgl. Wunderling et al. 2020). Sie sind wie ein Netzwerk miteinander verbunden. Die Auswirkung des Kippens eines Elements kann im glücklichsten Fall zu einer Dämpfung eines anderen Elements führen. So wird die Verlangsamung der Atlantischen Umwälzzirkulation (AMOC: Atlantic meridional overturning circulation) durch den verstärkten Wasserdampftransport aufgrund der El- Niño-Oszillation gebremst und die Verlangsamung des AMOC wiederum führt zu einer Verringerung der Erwärmung von Grönland (Wunderling et al. 4). Leider verstärken jedoch alle anderen Wechselbeziehungen die Ursachen des Kippens der jeweiligen Elemente weiter. Aufgrund dieser Wechselwirkungen müssen die jeweiligen kritischen Temperaturen für die beeinflussten Kipp-Elemente noch verringert werden (ebd.: 11). Bei einer global durchschnittlichen Temperaturerhöhung von 3 Grad sind aufgrund der sich ausbildenden Kipp-Kaskaden fast alle Kipp-Elemente gekippt (ebd.: 14). Vor allem Grönland erweist sich als vorherrschendes Initiatorelement für solche Kaskaden (ebd.: 16). Auch wenn diese Dominoabsteine nicht in den nächsten Jahren oder auch Jahrzehnten fallen, sondern noch längere Zeit brauchen[4], sollte uns das nicht allzusehr trösten. Auch in 300 oder in 600 Jahren ist eine „heiße Erde“ für die Menschheit nicht mehr wirklich eine Heimat und für biosphärische Anpassungsprozesse ist das immer noch viel zu schnell. Und auch dass wir wohl keine Zustände wie auf der Venus bekommen werden, sondern vielleicht bei 4 Grad Erwärmung in einen neuen „stabilen“ Zustand kommen, ist für die dann nicht überlebenden Spezies und Menschen, deren Lebensformen völlig andere sein werden als heute, nicht so besonders tröstlich.

Viele solcher Erkenntnisse führten zu einer Herabsetzung der als gefährlich angenommenen Temperaturerhöhung von 2 auf 1,5 Grad, was im Pariser Klimabkommen auch politisch wirksam wurde. Ein Überschreiten dieser Schwelle erhöht die Gefahr irreversibler Veränderungen im Klimasystem, die dann auch nicht mehr durch eine spätere CO2-Entfernung beseitigt werden können. Die Risiken für solche nicht wieder rückgängig zu machenden Gefahren werden „existentielle Risiken“ genannt (Spratt, Dunlop 2019: 6). Mit ihnen muss eigentlich anders umgegangen werden, als mit „normalen“ Risiken. Bei letzteren kann man von verschiedenen „Wahrscheinlichkeiten“ sprechen, bei den existentiellen Risiken muss die Wahrscheinlichkeit ohne Wenn und Aber bei Null liegen! (vgl. Schellnhuber 2018).

Im Verlauf der letzten 20 Jahre wurden die Risikoeinschätzungen für viele Faktoren im Klimasystem immer wieder neu eingeschätzt (vgl. Mann 2009). Das Risikoniveau in der folgenden Darstellung ist umso röter dargestellt, je höher das Risiko bei einer bestimmten Temperaturerhöhung eingeschätzt wird. Das Risiko von schnellen und irreversiblen Veränderungen im Klimasystem wurde 2001 erst ab 3,5…4 Grad als mäßig hoch eingeschätzt. 2009 wurden diese Risikowerte verändert. Dieses Risiko wird ist bereits bei einem Grad mäßig hoch und wird bei 5 Grad dann sehr hoch. Der Bereich zwischen „mäßig“ und „hochriskant“ (orange) verschiebt sich immer weiter nach unten in tiefere Temperaturwerte (aus Lenton et al. 2019: 594):

Wenn man insbesondere die Lebenssituation der ärmsten Menschen auf diesem Planeten, die sich am wenigsten vor diesen Bedingungen schützen können, in Betracht zieht, sollte bereits der Bereich ab 1,5 Grad Temperaturerhöhung als „gefährlich“ eingestuft werden und der Bereich ab 3 Grad als „katastrophal“(Xu et al. 2017: 10317f.). Das Überschreiten der Kipp-Punkte in diesem Temperaturbereich, das weiß man aus paläoklimatischen Forschungen, hat auch schon im Eiszeitzyklus große Schwankungen hervorgerufen (ebd.).

In der folgenden Abbildung (aus Steffen et al. 2018: 8255) sind wichtige Faktoren mit solchen Kipp-Punkten dargestellt, wobei die gelb dargestellten bereits im Bereich einer Erwärmung um 1-3 Grad ausgelöst werden können. Da sie in Wechselwirkung mit anderen stehen, könnte dadurch ein Dominoeffekt ausgelöst werden. Über 45% der Wechselbeziehungen könnte solch ein Domino-Effekt durchlaufen (Lenton et al. 2019: 594).

Solche Kipp-Kaskaden würden dann welthistorisch schnell in einem lock-in (dt. „Einschluss“, aus dem es kein Herauskommen mehr gibt) münden, d.h. in einer Erwärmung um mehrere Grad, die nicht mehr reversibel ist. Dies verdeutlicht die folgende Abbildung, bei der die Zeit von hinten nach vorn läuft. Man sieht, dass das Klimasystem der Erde sich bereits aus dem Wechselprozess zwischen Eiszeiten und Warmzeiten herausbewegt in wärmere Zonen (rechts, röter dargestellt). Im Anthropozän, also ungefähr in der Mitte der dargestellten Zeitlinie nach vorn, gibt es eine Weggabelung, eine Aufspaltung der Möglichkeiten: Entweder es gelingt sehr bald, zu einer „stabilisierten“ Erde zurück zu kehren, oder das Erdsystem fällt in einen recht stabilen, d.h. nicht mehr reversiblen Zustand, der als „Treibhaus-Erde“ oder „Hitze-Erde“ bezeichnet werden kann (Bild aus Steffen et al. 2018: 8254):

P.S. Grad sah ich, dass ein brandneuer Artikel zum Thema erschien: https://esd.copernicus.org/articles/12/601/2021/

Literatur:

Bart, Philip J.:Tulaczyk, Slawek (2020): A significant acceleration of ice volume discharge preceded a major retreat of a West Antarctic paleo–ice stream. Geology, v. 48, https://doi.org/10.1130/G46916.1

Chen, JL, Wilson, CR & Tapley, BD (2006): Satellite gravity measurements confirm accelerated melting o f Greenland ice. Science, vol. 313, pp. 1958–60.

Climatetippingpoints (2019/04/02): Fact-Check: will an ice-free Arctic trigger a climate catastrophe? Online: https://climatetippingpoints.info/2019/04/02/fact-check-will-an-ice-free-arctic-trigger-a-climate-catastrophe/ (abgerufen 2020-08-31)

Climatetippingpoints (2019/05/13): Fact-Check: is an Acrtic “Methan Bomb” about to go off? Online: https://climatetippingpoints.info/2019/05/13/fact-check-is-an-arctic-methane-bomb-about-to-go-off/ (abgerufen 2020-08-31)

Dutton, A.; Carlson, A.E.; Long, A.J.; Milne, G.A.; Clark, P.U.; DeConto, R.; Horton, B.P.; Rahmstorf, S.; Raymo, M.E. (2015): Sea-level rise due to polar ice-sheet mass loss during past warm periods. Science. Vol. 349, 10. July 2015.

Feldmann, Johannes; Levermann, Anders (2015): Collapse of the West Antarctic Ice Sheet after local destabilization of the Amundsen Bay. PNAS, vol. 112, no. 46, 14191-14196.

Hansen, James; Sato, Makiko; Russell, Gary; Kharecha, Pushker (2013): Climate sensitivity, sea level and atmospheric carbon dioxide. Philosophical Transactions of  the Royal Society A, vol. 371, no. 2001, 20120294. DOI: 0.1098/rsta.2012.0294.

IPCC (2007): Climate Change 2007. Mitigation of Climate Change. (Working Group II contribution) Cambridge: IPCC.

IPCC (2014): Climate Change 2014.The Physical Science Basis. (Working Group I contribution) Cambridge: IPCC.

IPCC (2018 Ch.3): Global Warming of 1,5°C (SR1.5). Chapter 3. Impacts of 1,5°C of  Global Warming on Natural and Human Systems.

IPCC (2019): The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate.

Joughin, Ian; Smith, Benjamin E.; Meldey Brooke (2014): Marine Ice Sheet Collapse Potentially Under Way for the Thwaites Glacier Basin, West Antarctica. Science, Vol. 344,  16 May 2014. pp. 735-738.

Lenton, Timothy M. (2011): Early warning of climate tipping points. Nature Climate Change, vol 1, July 2011. p. 201-209.

Lenton, Timothy M.; Rockström, Johan; Gaffnex, Owen et al. (2019): Climate tipping points – too risky to bet against. Nature, Vol. 575, 28 November 2019, pp. 592-595.

Mann, Michael E. (2009): Defining dangerous anthropogenic interference. PNAS, 17 March 2009, Vol. 106, no. 11, 40-65-4066.

Mouginot, J.; Rignot, E.; Scheuchl, B. (2014): Sustained increase in ice discharge from the Amundsen Sea Embayment, West Antarctica, from 1973 to2013.Geophys. Res. Lett.,41,1576–1584, doi:10.1002/2013GL059069.

NASA (2014): West Antarctica Media Teleconference. Online: https://www.nasa.gov/jpl/earth/antarctica-telecon20140512/ (abgerufen 2020-07-13)

Proistosescu, Cristian; Huybers, Peter J. (2017): Slow climate mode reconciles historical and model-based estimates of climate sensitivity. Science Advances, vol. 3, e1602821.

Rahmstorf, Stefan (2007): A semi -empirical approach to projecting future sea-level rise. Science vol. 315, pp. 368-370.

Rahmstorf, Stefan (2020): Warum die Klimamodelle heißlaufen. Der Spiegel, 12.05.2020. Online https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/klimawandel-warum-die-neuesten-berechnungsmodelle-heisslaufen-a-6a556e48-fa5f-4a48-b2cb-dc582a95022c (abgerufen 2020-08-29)

Rignot, E.; Kanagaratnam, Pannirselvam (2006): Changes in the velocity structure of the Greenland ice sheet. Science, vol. 311, no. 5763, pp. 986-90, DOI: 10.1126/science.1121381.

Rignot, E., Mouginot, .J, Morlighem, M., Seroussi, H.;  Scheuchl, B. (2014): Widespread, rapid grounding line retreat of Pine Island, Thwaites, Smith, and Kohler glaciers, West Antarctica, from 1992 to 2011. Geophysical Research Letters, vol. 41, pp. 3502–3509.

Schellnhuber, Hans Joachim; Rahmstorf, Stefan; Winkelmann, Ricarda (2016): Why the right climate target was agreed in Paris. Nature Climate Change, Vol. 16,July 2016, 649-653.

Schellnhuber, Hans Joachim (2018). Forword. In: Spratt, David; Dunlop, Ian (2018): What lies beneath. The Understatement of existential climate risk. Online (abgerufen 2020-07-13) S. 2-3.

Spratt, David; Dunlop, Ian (2018): What lies beneath. The Understatement of existential climate risk.

Spratt, David; Dunlop, Ian (2019): Existential climate-related security risk. A scenario approach.

Steffen, Will; Rockström, Johan; Richardson, Katherine et al. (2018): Trajectories of the Earth System in the Anthropocene. PNAS, August 14, 2018, vol. 115, nor. 33, 8252-8259. DOI: 10.1073/pnas.1810141115.

The Copenhagen Diagnosis (2009): Updating the World on the Latest Climate Change. Sydney: UNSW Climate Change Research Centre.

The Geological Society (2013): An addendum to the Statement on Climate Change: Evidence from the geological record. London: The Geological Society, December 2013.

Thomas, Zoë A.; Jones, Richard T.; Turney, Chris S.M.; Golledge, Nicholas; Fogwill, Christopher; Bradshaw, Corey J.A.; Menviel, Laurie; McKay, Nicholas P.; Bird, Michael; Palmer, Jonathan; Kershaw, Peter; Wilmshurst, Janet; Muscheler, Raimund (2020): Tipping elements and amplified polar warming during the Last Interglacial. Quaterny Science Review. doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106222.

Wunderling, Nico; Donges, Jonathan F.; Kurths, Jürgen; Winkelmann, Ricarda (2020): Interacting tipping elements increase risk of climate domino effects under global warming. Earth System Dynamics Discussions. Doi: 10.5194/esd-2020-18.

Zelinka, Mark D.; Myers, Timothy A.; McCoy, Daniel T.; Po-Chedley, Stephen; Caldwell, Peter M.; Ceppi, Paulo; Klein, Stephen A.; Taylor, Karl E. (2020): Causes of Higher climate Sensitiviy in CMIP6 Models. Geophysical Research Letters 47. Doi: 10.1029/2019GL058782.


[1] Dies wird sehr schön auf dieser Website erklärt (in Englisch): https://climatetippingpoints.info/2016/10/21/arctic-sea-ice-and-positive-feedback-loops/

[2] https://eoimages.gsfc.nasa.gov/images/imagerecords/36000/36736/AntarcticaTemps_1957-2006_lrg.jpg

[3] https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Kipppunkte_im_Klimasystem

[4] woraufhin der Beitrag climatetippingpoints 2019/10/14 hinweist.