Kippelemente und kaskadische Kippdynamiken im Klimasystem durch den Klimawandel
Der anthropogene Klimawandel kann mit seiner Erwärmung zu irreversiblen Änderungen des Systemzustands der Erde führen. Hierbei erleiden einzelne Erdsystemkomponenten des Klimas und von Ökosystemen Veränderungen, die nicht mehr umkehrbar sind. Selbst durch eine Stabilisierung oder Verringerung der globalen Temperatur wären diese Kippdynamiken nicht direkt umkehrbar.
Was ist das Risiko von kaskadischen Kippdynamiken?
Die Öko- und Klimasysteme auf der Erde sind sehr stark miteinander vernetzt: Konstante Wechselwirkungen und Prozesse wie Wärme- und Stoffaustausch verbindet die einzelnen Systeme miteinander und macht sie voneinander abhängig.
Wenn nun eines dieser Elemente im vernetzten Erdsystem über einen Kipppunkt hinaus geht, kann das Kippen anderer abhängiger Elemente gefördert oder gar ausgelöst werden: Dies ist dann eine kaskadische Kippdynamik zwischen den Systemkomponenten.
Klimawandel: Was sind die Kippelemente der kaskadischen Kippdynamik?
Die so genannten Kippelemente sind spezielle Komponenten des Erdsystems, die kritische Schwellenwerte hinsichtlich ihrer Stabilität aufweisen. Die kritischen Schwellenwerte, die durch den anthropogenen Klimawandel und seine Erwärmung erreicht werden können, sind so genannte Kipppunkte. Das Erreichen dieser Kipppunkte führt zu Systemzustandsveränderungen, die nicht wieder rückgängig gemacht werden können.
Folgende Komponenten sind Hochrisiko-Kippelemente und können durch das Überschreiten der Kipppunkte und der kaskadischen Kippdynamiken beschädigt, beziehungsweise unumkehrbar verändert werden: Das Ökosystem des Amazonas-Regenwaldes, die Eisschilde Grönlands und der westliche antarktische Eisschild, die Ozeanische Zirkulation im Nordatlantik, wie der Golfstrom und die Korallenriffe. Diese Hochrisiko-Kippelemente können ihre Kipppunkte bereits durch eine geringe globale Erwärmung erreichen. Dies könnte besonders schwerwiegende Folgen für Gesellschaften und ganze Ökosysteme haben.
Welche Auswirkungen haben kaskadische Kippdynamiken?
Das einzigartige Ökosystem des Amazonas-Regenwaldes könnte bei Überschreiten des Kipppunktes in einen waldlosen Zustand übergehen. Die Entwaldung und die Klimaveränderungen können die Kipppunkte auslösen und den Amazonas-Regenwald verändern. Dies wäre ein Verlust von Ökosystemen. Auch die tropischen Korallenriffe sind durch diese Kippdynamiken bedroht. Das Erreichen der Kipppunkte bei tropischen Korallenriffen würde eine erhebliche Biodiversitätskatastrophe darstellen.
Darüber hinaus können große Strömungen und Strömungssysteme in den Weltmeeren ihren Antrieb verlieren, was zu weltweiten Konsequenzen für Wettermuster und Klimabedingungen führen würde. Der Golfstrom im Atlantik ist die natürliche Heizung Europas und Nordamerikas. Würde diese Zirkulation des Golfstroms durch das Erreichen eines Kipppunktes bei einer Erwärmung um 4 Grad Celsius der globalen Temperaturen im Klimasystem zum Erliegen kommen, dann wären Klima- und Wetterveränderungen in Europa und Nordamerika die direkte Auswirkung dieser kaskadischen Kippdynamik.
Das Abschmelzen der Eisschilde und der Gletscher oder Permafrostgebiete führt zum Anstieg des Meeresspiegels. Ein Anstieg des Meeresspiegels um mehrere Meter würde globale Küstenlinien grundlegend verändern und damit gravierende Folgen für Küstengebiete und die Bewohnbarkeit haben.
Werden Kipppunkte möglicherweise überschritten, birgt dies Risiken für die Anpassung an Klimafolgen. Manche Grenzen der Anpassungsfähigkeit von Menschen und Ökosystemen sind durch die aktuelle globale Erwärmung bereits erreicht und würden durch das Auslösen weiterer Kippdynamiken noch stärker belastet werden. Die kaskadischen Kippdynamiken können sogar regionale Konflikte und Krisen fördern, wie etwa durch Ressourcenkonflikte durch den Verlust von Gletschern oder Veränderungen des indischen Monsunregimes.
Klimawandel: Wie kann das Pariser Übereinkommen die Kippkaskaden aufhalten?
Es ist also von immenser sicherheitspolitischer Bedeutung, dass politisches und gesellschaftliches Handeln darauf abzielt, die Ziele des Pariser Klimaabkommens einzuhalten. Das Pariser Klimaabkommen sieht eine Begrenzung der Erderwärmung um 1,5 Grad Celsius vor. Die Erkenntnisse über die Risiken von Kippelementen unterstreicht die Wichtigkeit der Einhaltung des 1,5 Grad-Zieles.
Bisherige Maßnahmen und Bemühungen zum Klimaschutz reichen für das Vermeiden eines Überschreitens von Kipppunkten nicht aus. Das Risiko einer starken Erderwärmungsantwort des Erdklimasystems erhöht sich durch verzögertes Handeln der Regierungen.
Welche Maßnahmen sind notwendig, um das Risiko von Kippdynamiken zu minimieren?
Vielfältige Maßnahmen sind erforderlich, um die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen und damit auch Kipprisiken zu reduzieren. Laut einem Abschlussbericht des Umweltbundesamts von August 2024 gilt es nicht nur Treibhausgasemissionen zu verringern und zu vermeiden, sondern darüber hinaus auch Kohlenstoffdioxid (CO2) der Atmosphäre zu entziehen. Hierfür wären dann Carbon Capture and Storage Technologien (CCS) erforderlich, deren Machbarkeit und Nachhaltigkeit bedenklich sind.
