Die im Pariser Klimaschutzabkommen festgelegte Grenze der Erderwärmung, deutlich unter 2 °C und möglichst unter 1,5 °C zu bleiben, ist eine politisch vereinbarte Grenze. Eine Erwärmung um 1,5 °C oder 2 °C hat Auswirkungen auf Erdsysteme. Wir kennen das Abschmelzen der Alpengletscher in den vergangenen Jahrzehnten. Es gibt weitere Erdsysteme, die in dem Bild unten aufgelistet sind. Dazu gehört z. B. das Eis in Grönland und der Antarktis, das mehrere 1000 Meter dick ist, oder auch der Regenwald am Amazonas.
Auf dem Poster, das zu dieser Frage gehört, ist ein Molenturm in Bremerhaven zu sehen, der 2022 kurz davor war umzukippen. Das Fundament des Turmes war abgesackt, der Turm bekam eine deutliche Schräglage und musste abgerissen werden, bevor er zusammenbrach. So ein Turm ist ein physikalisches System, das zunächst langsam in Schräglage gekommen war und das unaufhaltsam und unkontrolliert umkippt wäre, wenn der Schwerpunkt eine bestimmte Position erreicht hätte. Der Kipp-Punkt wäre in diesem Moment erreicht gewesen und das Kippelement Molenturm wäre umgekippt. Ähnliche Kippelemente und Kipp-Punkte gibt es auch in Erdsystemen (und auch in Gesellschaften … hier weiterlesen).
Die Kippelemente im Erdsystem sind im dem Bild auf dieser Seite aufgelistet. Der Kipp-Punkt ist bei einer Temperaturerhöhung erreicht, ab der das Kippelement unausweichlich in einen anderen Zustand fällt. Als Beispiel sei hier das Grönlandeisschild betrachtet: Wir wissen alle, dass es mit abnehmender Höhe wärmer wird. Das kennen wir von einer Fahrradfahrt einen hohen Berg hinunter. Oben ist es kühler als unten. Oder wir sehen es an der Schneegrenze in den Bergen. Ab einer gewissen Höhe liegt Schnee, weil die Temperatur dort unter den Gefrierpunkt fällt. Das Grönlandeis ist ungefähr 3000 Meter dick. Wenn im Sommer mehr Eis abtaut, als im Winter neu entsteht, nimmt die Höhe langsam gab. Durch die niedrigere Höhe wird die Temperatur an der Eisoberfläche immer höher. Dadurch entsteht eine Rückkopplung, die das Eis immer schneller abschmelzen lässt. Schließlich hat die Höhe so weit abgenommen, dass das Eis weiter abtaut, auch wenn die Erderwärmung aufhört oder zum Zustand von vor 200 Jahren zurück geht.
In dem Bild oben sind für die verschiedenen Kippelemente mit einer Schwarzen Linie zwischen einem hell- und einem dunkelroten Balken Temperaturbereiche eingetragen, in denen die Wahrscheinlichkeit eines Kippens niedrig, mittel und hoch ist. In diesen Bereichen ist das Kippen möglich, wahrscheinlich und sehr wahrscheinlich. Die graue senkrechte Linie zeigt die momentane Temperaturerhöhung. Bei den oberen vier Kippelemente schneidet diese Linie bereits durch den Bereich der Möglichkeit eines Kippens. Betrachtet man das 1,5 °C und 2 °C Ziel, sieht man, dass die Wahrscheinlichkeit eines Kippens zunimmt und mehr Kippelemente angeregt werden. Die bisher von uns umgesetzten Maßnahmen, führen bis 2100 zu einer Erwärmung, die zwischen den beiden gestrichelten blauen Linien (2,2 und 3,5 °C) liegt. Die mittlere durchgezogene blaue Linie zeigt eine Erwärmung von 2,7 °C. Die im Diagramm oberen sieben Kippelemente kommen in den Bereich, mit hoher Wahrscheinlichkeit zu kippen. Die Kippelemente könnten sich gegenseitig auslösen, da sie die Erwärmung verstärken können. So heißt es in der zugehörigen wissenschaftlichen Veröffentlichung: „Wenn der moderate Ehrgeiz der derzeitigen Politik nicht verbessert wird und die Klimasensitivität oder die Rückkopplungen des Kohlenstoffkreislaufs höher sind als die (getroffene) mittlere Annahme, dann ist eine Erwärmung von bis zu ~4°C bis zum Jahr 2100 möglich und >4°C können nicht ausgeschlossen werden, wenn der Ehrgeiz der künftigen Politik abnimmt und/oder die Umsetzung ins Stocken gerät“ (Zitat aus: David I. Armstrong McKay et al, Exceeding 1.5°C global warming could trigger multiple climate tipping points, Science, 377, 1171 (2022)).
Zu den Kippelementen, den Mechanismen und den Zeiträumen, in denen sich die Elemente verändern, findet man hier weitere ausführliche Informationen.
Um das Auslösen der Kipp-Elemente zu verhindern, zählt jedes Zehntel Grad Erderwärmung, das wir vermeiden. Das gelingt nur, indem (netto) möglichst kein Kohlenstoffdioxid aus fossilen Energieträgern und Rohstoffen mehr in die Luft entlassen wird.
Ein Abschmelzen des Grönlandeises und des Westantarktischen Eisschildes würden einen Meeresspiegelanstieg von etwa 10 Metern verursachen. Es ist die Frage, ob dann hier (und anderswo) an den Küsten der Küstenschutz durch Deiche noch bezahlt werden könnte. Das Abschmelzen des Grönlandeises würde weiterhin die Atlantische Umwälzzirkulation und damit den für uns wetterbestimmenden Golfstrom beeinflussen. Eine neuere Studie zu den Kipp-Punkten findet man hier. [… weiterlesen]
Zu diesem Thema gibt es ein Poster.