Einschneidende Veränderungen könnten zu einer Kaskade von Subsysteminteraktionen führen, die den Planeten in eine extreme Erwärmung und einen Anstieg des Meeresspiegels treiben würden.
Wissenschaftler sagen, dass mehrere kritische Erdsysteme einer Destabilisierung näher zu sein scheinen als bisher angenommen.
Dies erhöht die Gefahr, dass der Planet einem „Treibhaus“-Pfad folgt, der von Rückkopplungsschleifen angetrieben wird, die die Folgen der globalen Erwärmung verstärken können.
Die Ergebnisse der internationalen Zusammenarbeit unter der Leitung von William Ripple von der Oregon State University wurden heute in der Zeitschrift One Earth veröffentlicht.
„Wir könnten in eine Phase beispiellosen Klimawandels eintreten“
Der Bericht „Das Risiko einer Treibhausbahn auf der Erde“ fasst wissenschaftliche Erkenntnisse zu Klima-Rückkopplungsschleifen und 16 Kippelementen zusammen – Subsysteme der Erde, die instabil werden können, wenn kritische Temperaturschwellen überschritten werden.
Diese drastischen Veränderungen könnten wahrscheinlich zu einer Kaskade von Subsysteminteraktionen führen, die den Planeten auf einen Weg extremer Erwärmung und eines Anstiegs des Meeresspiegels lenken würden.
Die Studie warnt davor, dass es schwierig sein könnte, diese Bedingungen auf menschlichen Zeitskalen umzukehren, selbst bei drastischen Emissionssenkungen.
„Nach einer Million Jahren des Schwankens zwischen Eiszeiten, die durch wärmere Perioden getrennt waren, stabilisierte sich das Erdklima vor mehr als 11.000 Jahren und ermöglichte die Landwirtschaft und komplexe Gesellschaften“, sagt Ripple, angesehener Professor für Ökologie am OSU College of Forestry.
„Wir entfernen uns jetzt von dieser Stabilität und könnten in eine Phase beispiellosen Klimawandels eintreten.“
„Der Klimawandel schreitet schneller voran, als viele Wissenschaftler vorhergesagt haben“
Zu den Kippelementen gehören Eisschilde in der Antarktis und Grönland, Gebirgsgletscher, Meereis, boreale Wälder und Permafrost, der Amazonas-Regenwald und die Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), ein System von Meeresströmungen, das das globale Klima maßgeblich beeinflusst.
Die Forscher stellen fest, dass fast zehn Jahre nach dem Pariser Abkommen, das darauf abzielte, die langfristige durchschnittliche Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, der globale Temperaturanstieg zwölf Monate in Folge 1,5 Grad Celsius überstieg.
Zu diesem Zeitraum gehörten auch extreme, tödliche und kostspielige Waldbrände, Überschwemmungen und andere klimabedingte Naturkatastrophen.
„Die Überschreitung der Temperaturgrenzwerte wird normalerweise anhand von 20-Jahres-Durchschnittswerten bewertet, aber Klimamodellsimulationen deuten darauf hin, dass die jüngste 12-Monats-Überschreitung darauf hindeutet, dass der langfristige durchschnittliche Temperaturanstieg bei oder nahe 1,5 Grad liegt“, sagt Christopher Wolf, Co-Autor der Studie und Wissenschaftler bei Terrestrial Ecosystems Research Associates (TERA) mit Sitz in Corvallis.
„Es ist wahrscheinlich, dass die globalen Temperaturen so hoch oder wärmer sind als jemals zuvor in den letzten 125.000 Jahren und dass der Klimawandel schneller voranschreitet, als viele Wissenschaftler vorhergesagt haben.“
Es ist auch wahrscheinlich, dass der Kohlendioxidgehalt den höchsten Stand seit mindestens 2 Millionen Jahren erreicht hat, sagen die Wissenschaftler. Mit mehr als 420 Teilen pro Million ist die CO2-Konzentration in der Atmosphäre etwa 50 Prozent höher als vor der Industriellen Revolution.
Die Gefahr von Klima-Rückkopplungsschleifen
Wenn sich das Klima ändert, so stellen die Forscher fest, können Reaktionen ausgelöst werden, die sich wiederum auf das Klima selbst auswirken und die ursprüngliche Veränderung verstärken oder abschwächen. Diese Prozesse werden als Klima-Rückkopplungsschleifen bezeichnet.
„Verstärkende Rückkopplungen erhöhen das Risiko einer beschleunigten Erwärmung“, sagt Ripple. „Zum Beispiel können schmelzendes Eis und Schnee, das Auftauen von Permafrostböden, das Absterben von Wäldern und der Kohlenstoffverlust im Boden die Erwärmung verstärken – und wiederum die Empfindlichkeit des Klimasystems gegenüber Treibhausgasen beeinträchtigen.“
Ripple, Wolf und ihre Mitarbeiter – Wolfs TERA-Kollegin Jillian Gregg und Top-Klimawissenschaftler in Deutschland, Dänemark und Österreich – sagen, dass aktuelle Daten in Verbindung mit den inhärenten Unsicherheiten der Klimavorhersage als Signal dafür gewertet werden sollten, dass dringend Strategien zur Eindämmung und Anpassung des Klimawandels erforderlich sind.
„Bestehende Klimaschutzansätze, einschließlich der Ausweitung erneuerbarer Energien und des Schutzes kohlenstoffspeichernder Ökosysteme, sind entscheidend, um den Anstieg der globalen Temperaturen zu begrenzen“, sagt Ripple.
Strategien, die die Klimaresilienz in die politischen Rahmenbedingungen der Regierung einbetten, sollten ebenso Priorität haben, sagen die Autoren, ebenso wie ein sozial gerechter Ausstieg aus fossilen Brennstoffen.
Die Wissenschaftler diskutieren auch die Notwendigkeit neuer Ansätze, einschließlich einer koordinierten globalen Kipppunktüberwachung und besserer Pläne für das Risikomanagement.
„Ungewisse Kippschwellen unterstreichen die Bedeutung von Vorsichtsmaßnahmen – selbst die Überschreitung einiger dieser Schwellenwerte könnte den Planeten in eine Treibhauskurve mit langfristigen und möglicherweise irreversiblen Folgen versetzen“, sagt Wolf.
„Politische Entscheidungsträger und die Öffentlichkeit sind sich der Risiken weitgehend nicht bewusst, die mit einem Übergang einhergehen, bei dem es praktisch kein Zurück mehr gibt. Und auch wenn es nicht einfach sein wird, die Treibhauskurve abzuwenden, ist sie viel erreichbarer, als zu versuchen, einen Rückzieher zu machen, wenn wir erst einmal dabei sind.“
„Wir müssen schnell auf unsere schnell schwindenden Möglichkeiten reagieren“
Bei den Eisschilden Grönlands und der Westantarktis könnte es bereits zu einem Kippen kommen, sagen die Wissenschaftler, und auch der boreale Permafrost, Gebirgsgletscher und der Amazonas-Regenwald stehen kurz vor dem Kippen.
Im eng gekoppelten Klimasystem der Erde kann sich die Destabilisierung in einer Region auf Ozeane und Kontinente auswirken, da schmelzendes Eis die Erwärmung beschleunigt, indem es die Albedo verringert und die atlantische meridionale Umwälzzirkulation verändert, was zu Veränderungen tropischer Regengürtel führt.
Wenn beispielsweise der grönländische Eisschild schmilzt, könnte dies die AMOC weiter schwächen, was wiederum dazu führen könnte, dass Teile des Amazonas vom Regenwald in die Savanne übergehen.
„Die AMOC zeigt bereits Anzeichen einer Schwächung, und dies könnte das Risiko eines Absterbens des Amazonas erhöhen, mit erheblichen negativen Auswirkungen auf die Kohlenstoffspeicherung und die Artenvielfalt“, sagt Ripple.
„Der durch das Absterben des Amazonas freigesetzte Kohlenstoff würde die globale Erwärmung weiter verstärken und mit anderen Rückkopplungsschleifen interagieren. Wir müssen schnell auf unsere schnell schwindenden Möglichkeiten reagieren, um gefährliche und unkontrollierbare Klimafolgen zu verhindern.“
