Kipppunkte der Klimakrise: Droht eine Kettenreaktion der Katastrophen?

Joe Biden lädt zum Klimagipfel, rund 40 Staats- und Regierungschefs folgen ihm. Die Zeit drängt: Auf der ganzen Welt könnten Klimakatastrophen eintreten, wenn nicht bald gehandelt wird.

Auf Einladung von Joe Biden tagten am Donnerstag und Freitag rund 40 Staats- und Regierungschefs beim virtuellen Klimagipfel. Bereits im Voraus verkündete der US-Präsident ehrgeizigere Klimaschutzziele für sein Land und rief die Staatengemeinschaft auf, es ihm gleichzutun. Das Problem ist bekannt: Die aktuellen Maßnahmen reichen nicht aus, um das 1,5-Grad-Ziel des Pariser Klimaabkommens zu erreichen. Warum das aber so wichtig wird, zeigt sich beim Blick auf das, was Klimaforscher "Kippelemente" nennen: Erwärmt sich die Erde weiter, stehen der Menschheit unweigerlich etliche Katastrophen bevor.

Der renommierte britische Klimaforscher Tim Lenton prognostizierte im Jahr 2019 in der Zeitschrift "nature", mit den bisherigen Zusagen der Staaten werde sich die Erde wohl um mindestens drei Grad erwärmen. Dabei kann sich die Menschheit mehr als das Pariser Ziel von maximal zwei, besser noch 1,5 Grad, kaum leisten. Denn die Veränderung unseres Klimas geschieht nicht linear, es wird nicht einfach immer wärmer.

16 Entwicklungen könnten kippen

Bestimmte Prozesse sind mit sogenannten Kipppunkten verbunden. Bereits leichte Veränderungen, wie ein geringer Anstieg der Temperatur, können dazu führen, dass diese Schwellenwerte überschritten werden. Ist das einmal passiert, "kippt" die Entwicklung und kann nicht mehr aufgehalten werden. Zudem hängen die Prozesse zusammen – das Kippen einer Entwicklung kann das Erreichen weiterer Kipppunkte nach sich ziehen. Es käme also zu einer Art Kettenreaktion der Katastrophen.

Das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (Pik) listet derzeit 16 solcher Kippelemente – einige von ihnen haben ihren Kipppunkt wohl schon überschritten. Das sind die Szenarien, die das Überschreiten der unterschiedlichen Kipppunkte nachziehen würde:

Das Eis schmilzt

In der Arktis, Grönland und der Antarktis schmilzt zunehmend das Eis. Das Problem: Eis und Schnee reflektieren durch ihre helle Farbe einen Großteil der Sonnenwärme zurück. Schmilzt nun das Eis, kommt darunter meist dunkler Untergrund zum Vorschein – zum Beispiel Felsen oder das Meer. Aufgrund der dunkleren Farbe nehmen diese Untergründe jedoch mehr von der Sonnenwärme auf – die Temperatur steigt, was die Eisschmelze wiederum beschleunigt. Klimaforscher sprechen von der "Eis-Albedo-Rückkopplung".

In der Arktis, also am Nordpol, schmilzt das Eis schon seit Jahren so schnell wie nie zuvor. Laut Pik ist damit zu rechnen, dass in etwa 80 Jahren die Arktis im Sommer komplett eisfrei sein könnte. Selbst wenn die Erderwärmung im Bereich von 1,5 bis zwei Grad Celsius bleibt, liegt die Wahrscheinlichkeit dafür nach Berechnungen des Weltklimarats bei über 50 Prozent. Durch die Eis-Albedo-Rückkopplung steigt im äußersten Norden die Temperatur zudem fast doppelt so schnell wie im globalen Durchschnitt.

Auch der Eispanzer Grönlands hat in den letzten Jahren stark an Masse verloren. Die Eisschicht ist bis zu drei Kilometer hoch – je mehr schmilzt, desto niedriger wird sie. Das ist ein Problem, denn ähnlich wie in den Bergen ist die Lufttemperatur weiter oben kälter. Je mehr der Eispanzer also an Höhe verliert, desto schneller schmilzt er. Einige Forscher gehen davon aus, dass hier der Kipppunkt schon bei einer Erwärmung von ein bis zwei Grad erreicht ist. Bis die Eisschmelze nicht mehr aufzuhalten ist, könnte es keine zehn Jahre mehr dauern. Taut das gesamte grönländische Eis, würde der Meeresspiegel um sieben Meter ansteigen.

Auch die Antarktis macht den Forschern Sorge. Vor allem das westantarktische Eisschild gilt als instabil: Ein Großteil des Eises liegt hier unter Wasser auf dem Meeresboden auf. Durch Strömungen kann warmes Wasser diese Auflagefläche unterspülen – sie beginnt, von unten zu schmelzen. Dadurch kann das Eisschild zerfallen.

Wäre dies in der Westantarktis der Fall, könnte der Meeresspiegel innerhalb einer Zeitspanne von wenigen Jahrhunderten bis zu einem Jahrtausend um bis zu drei Meter steigen. Es gibt in der Amundsen-See Hinweise darauf, dass dieser Prozess bereits begonnen hat.

Gute Nachrichten gibt es (noch) aus der Ostantarktis: Hier scheint das Eisschild noch stabil zu sein, der Kipppunkt noch nicht erreicht. Doch dieser könnte bei zwei bis drei Grad Erderwärmung eintreten – Folge wäre ein Anstieg des Meeresspiegels um drei bis vier Meter.

Die Wälder sterben

Der Amazonas-Regenwald in Südamerika speichert riesige Mengen an Kohlendioxid. Der Regen dort entsteht durch den Wald selbst: Das von den Bäumen verdunstete Wasser bildet die Niederschläge. Doch durch die Erderwärmung, Brände und die zunehmende Abholzung wird dieses System gestört, es wird immer trockener. Bis die Auswirkungen sichtbar werden, könnte es allerdings noch Jahrzehnte dauern. Entstehen könnte dann ein saisonaler Wald, der mit der Trockenheit besser zurechtkommt, oder sogar eine Graslandschaft.

Doch Forscher warnen: Schon im Jahr 2019 hatte der Wald im Vergleich zu 1970 17 Prozent seiner Fläche verloren. Der Kipppunkt wird zwischen 20 und 40 Prozent vermutet. Und bereits jetzt fällt in 40 Prozent des Amazonas so wenig Regen, wie es auch in der Savanne üblich ist, Teile der Baumbestände sterben aufgrund der Trockenheit.

Doch nicht nur der Regenwald ist in Gefahr: Auch die borealen Wälder, die Nadelwälder im Norden, sind zunehmenden Belastungen ausgesetzt. Die Erderwärmung sorgt für mehr Schädlingsbefall, Feuer und Stürme. Gleichzeitig herrscht auch hier immer mehr Wassermangel, weswegen sich die Wälder schlechter regenerieren können. Auch sie drohen von Busch- und Graslandschaften verdrängt zu werden, vor allem an ihrer südlichen Grenze. Das würde riesige Mengen an Kohlendioxid freisetzen, was die Erderwärmung weiter antreiben würde.

Die zunehmende Anfälligkeit der nordischen Wälder wurde in den vergangenen Jahren bereits sichtbar: Zum Beispiel in Kanada oder Russland kam es häufiger zu Waldbränden.

Der ewig gefrorene Boden taut

In Sibirien und Nordamerika gibt es Regionen, in denen der Boden seit Jahrhunderten oder Jahrtausenden gefroren ist. Diese sogenannten Permafrostböden sind einer der größten Kohlenstoffdioxid- und Methanspeicher der Erde. Tauen die Böden auf, würden riesige Mengen davon freigesetzt. Der eingelagerte Kohlenstoff stammt von tierischem und pflanzlichem Material, welches seit der letzten Eiszeit dort gelagert ist. Taut es auf, wird es von Mikroorganismen zersetzt, wobei Wärme entsteht – dadurch wird das Auftauen weiter beschleunigt. Außerdem werden so immer neue Schichten des Bodens freigelegt und den Tauprozessen ausgesetzt.

Noch ein zusätzlicher Antreiber: Die schnelle Erwärmung im Norden durch das schmelzende Eis der Arktis. So entsteht ein nicht kontrollierbarer Kreislauf aus Erwärmung und Freisetzung von Kohlenstoffdioxid, welches die Erwärmung weiter antreibt.

Dieser Kreislauf scheint bereits begonnen zu haben: Zwischen 1990 und 2016 hat sich der Permafrostboden bereits um vier Grad erwärmt. Bei einer Erderwärmung von 1,5 bis zwei Grad rechnet der Weltklimarat damit, dass rund ein Drittel bis die Hälfte der weltweiten Permafrostböden tauen wird.

Die Ozeane speichern nicht mehr

Die Weltmeere sind ein weiterer Hauptspeicher von Kohlendioxid und Methan. Die sogenannte "marine Kohlenstoffpumpe" entzieht der Atmosphäre bisher rund 40 Prozent der menschlichen CO2-Emissionen. Algen verwenden den Kohlenstoff als Nährstoff. Sterben sie, sinken sie und damit der Kohlenstoff zum Meeresboden, wo sie als Sedimente verbleiben. Doch diese Pumpe könnte bald nicht mehr funktionieren. Je mehr Kohlenstoffdioxid mit dem Meereswasser reagiert, desto saurer wird der Ozean. Zusammen mit der Erwärmung und der immer häufigeren Sauerstoffarmut wird das zum Problem für das Ökosystem – und somit auch für die Algen.

Ein zweites Problem ist die Freisetzung von Methan. In gefrorenem Meeresboden ist Methan im Eis eingeschlossen. Dieses sogenannte Methanhydrat wird bereits seit Jahrtausenden langsam freigesetzt. Je schneller sich der Ozean jedoch erwärmt, desto schneller taut das Eis mitsamt dem Methan. Je mehr Methan freigesetzt wird, desto schneller wird die Erderwärmung vorangetrieben. Da Methan in der Atmosphäre innerhalb kürzester Zeit zu Kohlenstoffdioxid umgewandelt wird, gilt es als eines der klimaschädlichsten Gase.

Die Korallen werden blass

Korallenriffe sind empfindlich: Die Versauerung der Meere und vor allem die Temperaturänderung schaden ihnen. Schon seit Jahren verlieren die bekannten Riffe an Farbe – die sogenannte "Korallenbleiche". Ausgelöst durch wärmeres Wasser stoßen die Korallenpolypen die in ihnen lebenden, farbenfrohen Algen ab und sterben. Bei einer Erderwärmung von zwei Grad sind wohl 99 Prozent der Korallen verloren, schätzen Forscher. Selbst wenn es gelingt, die 1,5-Grad-Marke einzuhalten, würden wohl nur 10 bis 30 Prozent der weltweiten Riffe überleben.

Der Golfstrom wird schwächer

Eine riesige Meeresströmung im Atlantik sorgt für das milde Klima bei uns in Europa: der Golfstrom. Warmes Wasser an der Oberfläche wird nach Norden transportiert, wo es abkühlt. Da kaltes Wasser schwerer ist als warmes, sinkt es ab und strömt in der Tiefe zurück in den Süden. Doch die Eisschmelze in der Arktis und Grönland greift dieses Prinzip an. Das dadurch freigesetzte Süßwasser ist leichter als Salzwasser. Deswegen sinkt das kalte Wasser nicht mehr so stark ab, der Golfstrom verliert an Kraft.

Bereits jetzt ist der Golfstrom 15 Prozent schwächer als Mitte des Zwanzigsten Jahrhunderts. Das wirkt sich nicht nur auf das Wetter aus, sondern auch auf die Ökosysteme im Atlantik und auf den Meeresspiegel an der Ostküste der USA. Er würde wohl um bis zu einen Meter ansteigen, sollte der Golfstrom versiegen.

El Niño kommt öfter

Im Pazifik beeinflusst ein anderes Phänomen das Wetter: Normalerweise treibt der Wind vor Südamerika kaltes Wasser aus der Tiefe an die Wasseroberfläche. Dort erwärmt es sich und strömt vom Wind angetrieben nach Südostasien. Etwa alle zwei bis sieben Jahre kehrt sich die Strömung durch geringere Winde jedoch um. Dieses Phänomen nennt sich El Niño – das Christuskind, weil es meist um die Weihnachtszeit auftritt. Durch die Erderwärmung kann es jedoch häufiger werden und so öfter für Dürren in Australien und Südostasien und Überflutungen in Amerika sorgen.

Der Monsun verändert sich

Indien ist auf den Monsun angewiesen: Fast der komplette Regen des Landes fällt in der von ihm verursachten Regenzeit. Dabei trifft feuchte, kalte Meeresluft auf das Land. Die Feuchtigkeit wird zu Regen und die Luft erwärmt sich. Diese warme Luft steigt auf und zieht so die kältere Meeresluft hinter sich her.

Durch die Klimakrise, veränderte Landschaften und Luftverschmutzung wird dieses sensible System jedoch gestört: Es könnte eine Art Pendelbewegung entstehen, bei der sich starke und schwächere Monsunregen abwechseln. In der Folge könnte Indien abwechselnd von Dürren und Flutkatastrophen heimgesucht werden.

Auch in Westafrika gibt es einen Monsun und auch hier könnte er sich verändern. Forscher rechnen damit, dass er sich nach Norden in Richtung der Sahelzone verlagern könnte, also große Mengen Regen in die Region südlich der Sahara bringen könnte. Diese könnte ergrünen – was aber nicht nur positive Folgen hätte. Denn Wüstenstaub aus der Sahelzone gelangt über Stürme zum Beispiel bis in die Karibik oder den Amazonas, wo so Korallenriffe und der Regenwald mit Nährstoffen versorgt werden – ohne Wüste wäre das nicht mehr möglich.

Nordamerika wird immer trockener

Im Norden Mexikos und im Süden der USA ist das Klima trocken. Doch diese Trockenzone breitet sich immer weiter aus, bereits jetzt regnet es im Südwesten der USA immer weniger. Das sieht man zum Beispiel in Kalifornien: In den letzten Jahren gab es hier immer wieder verheerende Waldbrände. Forscher glauben, dass es auch hier einen Kipppunkt geben könnte. Würde dieser überschritten, hätten die USA wohl mit großer Trockenheit zu kämpfen.

Das Wetter wandert nicht mehr

Über den mittleren Breiten der Nordhalbkugel, also auch über Mitteleuropa, befindet sich eine Luftströmung, die unser Wetter maßgeblich beeinflusst: Der Jetstream. Er trennt die kalte Luft aus der Arktis von der wärmeren in südlicheren Breiten. Dieser Luftstrom bewegt sich in Wellen Richtung Osten um die Erde. Dadurch verschieben sich die Luftmassen, die uns bekannten Tief- und Hochdruckgebiete ziehen über uns hinweg.

Die Bewegung des Jetstreams scheint jedoch immer langsamer zu werden. Bewegt er sich irgendwann gar nicht mehr, würden Wetterlagen wochenlang nicht weiterziehen. Das könnte auch bei uns zu Hitze- oder Kältewellen, Dürren oder Überschwemmungen führen.

Tim Lenton und seine Kollegen richteten 2019 einen Appell an die Staatschefs der Welt: Handelt jetzt, dem Planeten rennt die Zeit davon. Joe Biden scheint ihn gehört zu haben: "Die Kosten des Nichtstuns werden immer höher. Wir müssen uns bewegen", sagte er am Donnerstag. Einige Länder zogen nach, darunter unter anderen Kanada und Brasilien. Die EU hatte bereits am Mittwoch ehrgeizigere Ziele verkündet. Ob das reicht, wird die Zukunft zeigen.