Auf dem Weg in eine "Heißzeit"? - wissenschaft.de
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Erde+Klima

Auf dem Weg in eine „Heißzeit“?

Treibhaus Erde
Steuert unsere Erde auf eine sich selbst verstärkende Erwärmung zu? (Grafik: RomoloTavani/ iStock)

Die globale Erwärmung bei 1,5 bis 2°C zu stoppen, könnte noch schwieriger sein als bisher angenommen. Denn positive Rückkopplungen könnten schon bei wenig mehr Erwärmung eine fatale Klimakaskade auslösen, warnen Klimaforscher. Bei dieser bringen sich „Dominosteine“ im Klimasystem gegenseitig aus dem Gleichgewicht und könnten sogar den gesamten Planeten in ein neues Klimaregime bringen – in eine „Heißzeit“. Nach Einschätzung der Wissenschaftler ist nicht auszuschließen, dass eine solche Kaskade schon bei zwei Grad Erwärmung beginnt.

Beim Klimagipfel von Paris haben sich die Länder der Erde darauf geeinigt, die globale Erwärmung möglichst auf nur 1,5 bis 2 Grad über den präindustriellen Werten zu beschränken. Denn bei diesen Werten gelten die Klimafolgen noch als einigermaßen beherrschbar und erträglich. Bisher allerdings deutet nichts darauf hin, dass dieses Klimaschutzziel auch nur ansatzweise erreicht werden könnte. Aktuell liegt die globale Erwärmung bereits bei einem Grad und jedes Jahrzehnt kommen 0,17 Grad hinzu, wie Klimaforscher ermittelt haben.

Positive Rückkopplungen und Kippelemente

Doch selbst wenn die Menschheit es schafft, ihre Kohlendioxid-Emissionen signifikant zu mindern, gibt es ein weiteres Problem: Im Klimasystem gibt es viele positive Rückkopplungsschleifen, die die Erwärmung verstärken und teilweise sogar zu unumkehrbaren Veränderungen führen können. Zu diesen Rückkopplungsprozessen gehören unter anderem die Schwächung der Pufferwirkung von Böden und Ozeanen: Weil sie mit steigender Erwärmung immer weniger CO2 aufnehmen, heizen sie auf lange Sicht den Klimawandel noch stärker an. Einige dieser Stellschrauben im Klimasystem könnten dabei sogar Kippelemente sein – Prozesse, die beim Überschreiten einer Schwelle irreversibel in einen neuen, anderen Zustand „umkippen“. So könnte das Abschmelzen des Grönlandeises oder des Eises in der Westantarktis ab einem bestimmten Punkt unumkehrbar sein, auch das Abtauen des Permafrosts oder der Methanhydratvorkommen im Meeresboden gelten als solche Kippelemente. Wann diese Kippelemente umkippen und wie sie sich dabei gegenseitig beeinflussen, ist bislang nur in Teilen untersucht.

Will Steffen vom Stockholm Resilience Centre der Universität Stockholm und seine Kollegen haben deshalb nun die Stabilität unseres derzeitigen Klimaregimes im Hinblick auf solche Rückkopplungen näher untersucht. Dabei zeigte sich: Die Kippelemente beeinflussen sich gegenseitig stärker als bisher angenommen. „Diese Kippelemente könnten sich wie eine Reihe von Dominosteinen verhalten. Wird einer von ihnen gekippt, schiebt dieses Element die Erde auf einen weiteren Kipppunkt zu“, erklärt Steffens Kollege Johan Rockström. Die Anfangs-Dominosteine könnten dabei die Kippunkte bilden, die bereits auf eine relativ geringe Erhöhung der globalen Temperaturen reagieren, wie das Schmelzen des westantarktischen und grönländischen Eisschilds und des arktischen Meereises. Weil dies über positive Rückkopplungen die Erwärmung weiter anheizt, könnte dies dann Kipppunkte mit etwas höheren Schwellenwerten „mitreißen“.

Kaskade fallender Dominosteine

„Es könnte sehr schwierig oder sogar unmöglich sein, die ganze Reihe von Dominosteinen davon abzuhalten, umzukippen“, sagt Rockström. Das aber bedeutet: Ist diese Kaskade von Rückkopplungen erst einmal in Gang gesetzt, lässt sie sich kaum mehr stoppen – selbst dann nicht, wenn die Menschheit es schaffen würde, ihre Treibhausemissionen fast auf Null herunterzubringen. „Gewisse Kaskaden solcher Ereignisse könnten das gesamte Erdsystem in eine neue Betriebsweise kippen“, sagt Co-Autor Hans Joachim Schellnhuber vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. Für die Erde könnte dann eine neue „Heißzeit“ anbrechen. Eine solche Heißzeit wäre langfristig durch etwa vier bis fünf Grad höhere Temperaturen charakterisiert sowie durch einen Meeresspiegelanstieg um 10 bis 60 Meter, wie die Forscher berichten. „Manche Orte auf der Erde könnten unbewohnbar werden, wenn die ‚Heißzeit‘ Realität würde“, sagt Rockström.

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Das Problem: Noch ist nicht klar, wann genau eine solche Klimakaskade droht. „Was wir derzeit noch nicht wissen, ist, ob das Klimasystem sicher bei etwa 2°C über dem vorindustriellen Niveau ‚geparkt‘ werden kann, wie es das Pariser Abkommen vorsieht. Oder ob es, einmal so weit angestoßen, weiter abrutschen würde in ein dauerhaftes Supertreibhaus-Klima“, sagt Schellnhuber. Die Forscher halten es aber für nicht unwahrscheinlich, dass diese Rückkopplungskaskade schon bei zwei bis drei Grad Erwärmung angestoßen werden könnte – denn bei diesen Werten liegen die Schwellenwerte der ersten Kippelemente. Umso wichtiger ist es nach Ansicht der Wissenschaftler, den Klimaschutz voranzutreiben. „Um dieses Szenario zu vermeiden, ist es notwendig, das menschliche Handeln in eine neue Richtung zu lenken, von der Ausbeutung zu einem verantwortungsvollen Umgang mit dem Erdsystem“, betont Steffen.

Um die Chancen zur Vermeidung einer „Heißzeit“ zu verbessern, braucht es nach Ansicht der Forscher nicht nur eine entschlossene Minderung von Kohlendioxid- und anderen Treibhausgasemissionen. Auch biologische Kohlenstoffspeicher, etwa durch ein verbessertes Wald-, Landwirtschafts- und Bodenmanagement müssen erweitert und erhalten werden. Nötig könnten auch Technologien sein, um der Atmosphäre Kohlendioxid zu entziehen und unterirdisch zu speichern, so die Autoren. „Das Klima und andere Veränderungen zeigen uns, dass wir Menschen das Erdsystem bereits auf globaler Ebene beeinflussen. Das bedeutet auch, dass wir als internationale Gemeinschaft an unserer Beziehung zum System arbeiten können, um die zukünftigen planetarischen Bedingungen zu beeinflussen“, schließt Co-Autorin Katherine Richardson von der Universität Kopenhagen.

Quelle: Will Steffen (Stockholm Resilience Centre, Stockholm) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), doi: 10.1073/pnas.1810141115

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