Kipp-Elemente im Klimasystem: Was passiert, wenn...

"Abschmelzen des Grönlandeises bald irreversibel", "Studie: Eisschmelze in Grönland kaum noch zu stoppen" - die Negativmeldungen zur Entwicklung des Grönland-Eisschildes reißen nicht ab. Die Sorgen sind begründet. Die Erde verlor wissenschaftlichen Untersuchungen zufolge in den vergangenen Jahren Billionen Tonnen an Eis. Vom Jahr 1994 bis 2017 sind demnach 28 Billionen Tonnen Eis geschmolzen. Während in den 1990er Jahren pro Jahr noch durchschnittlich 0,8 Billionen Tonnen Eis verschwanden, waren es 2017 bereits 1,2 Billionen Tonnen. Für die Studie, die im Januar im Fachblatt The Cryosphere erschienen ist, wurden nach Angaben der Autoren erstmals weltweite Satellitendaten ausgewertet und teilweise durch erdgestützte Untersuchungen ergänzt - nicht nur zu den Polargebieten, sondern auch zu den 215.000 Gebirgsgletschern. "Obwohl jede Region, die wir untersucht haben, Eis verloren hat, haben sich die Verluste der Eisschilde in der Antarktis und in Grönland am meisten beschleunigt", zitierte die europäische Weltraumagentur Esa den Hauptautor Thomas Slater. Wissenschaftler diskutieren das Grönlandeis als eines von insgesamt 16 Kipppunkten im Erdklimasystem. Ein Kipppunkt beschreibt dabei einen Moment, der, ist er einmal überschritten, nicht mehr umkehrbar ist. "Das Tragische ist, dass sich ab einem Kipppunkt die Entwicklung nicht mehr aufhalten oder kontrollieren lässt. Es ist zu spät", sagt Erdwissenschaftler und Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), Johan Rockström, in der bei Netflix veröffentlichten Dokumentation "Breaking Boundaries". "Wenn das komplette Eis der Westantarktis schmilzt, steigen die Meere um mehr als 5 Meter. Bei der Ostantarktis wäre der Anstieg sogar zehn Mal so hoch. Mehr als 50 Meter", sagt Wissenschaftlerin Ricarda Winkelmann, die am PIK das Future Lab zur "Resilienz des Erdsystems im Anthropozän" leitet, in der Dokumentation. Das PIK beschreibt die verschiedenen Kipp-Elemente ausführlich. Eine Auswahl: Meereis an den Polen Das Schmelzen von Meereis bringt mehrere Effekte mit sich. Gravierend ist der Einfluss auf die Eis-Albedo-Rückkopplung. Die Albedo ist die Rückstrahlung des Sonnenlichts. Wo das Eis taut, kommt ein dunklerer Untergrund zum Vorschein, der die Wärme der Sonne aufnimmt, was laut Wissenschaftlern die Erderwärmung verstärkt. Das wiederum beschleunigt die Schmelze des verbliebenen Eises. Permafrostböden Die Permafrostböden in Nordamerika und Sibirien sind über Jahrhunderte und Jahrtausende entstanden. Sie sind Kohlenstoffspeicher von globaler Wichtigkeit. "Taut der Permafrost auf, wird der eingeschlossene Kohlenstoff von Mikroorganismen abgebaut und freigesetzt", erklärt das WDR-Wissenschaftsmagazin Quarks. Forschende gehen demnach davon aus, dass bis 2100 etwa 15 Prozent des gebundenen Kohlenstoffs freigesetzt werden könnten. Durch diese Mengen könnte die Erderwärmung deutlich beschleunigt werden. Amazonas-Regenwald Der Regenwald ist aus verschiedenen Gründen massiv bedroht. Das Ergebnis ist in allen Teilen der Welt von Bedeutung, denn der Wald kann große Mengen Kohlendioxid aufnehmen und Kohlenstoff im Boden und in den Pflanzen speichern. "Im vergangenen Jahrhundert ist die Durchschnittstemperatur im Wald um 1 bis 1,5 Grad Celsius gestiegen. In einigen Teilen hat sich die Trockenzeit in den letzten 50 Jahren von vier auf fast fünf Monate ausgeweitet", schreibt das Wissenschaftsmagazin Spektrum. Drei Mal seit 2005 gab es demnach schwere Dürreperioden. Dazu kommt die fortschreitende Abholzung und Brandrodung großer Teile des Regenwaldes. "Ein Großteil der Niederschläge im Amazonasbecken stammt aus über dem Wald verdunstetem Wasser. Ein Rückgang der Niederschläge in einem wärmeren Erdklima und die Abholzung des Regenwaldes sowie Brände könnten den Wald an eine kritische Grenze bringen", erklären Forscher des PIK. Boreale Nadelwälder Der Boreale Wald oder auch Taiga ist die weltweit nördlichste Waldform. Die Wälder wachsen von Alaska über Kanada und Skandinavien bis nach Sibirien. Dem WWF zufolge machen sie mehr als ein Drittel der globalen Waldfläche aus. Auch sie spielen eine wichtige Rolle für die Regulierung des Weltklimas. Sollte die Belastung durch den Klimawandel charakteristische Schwellenwerte übersteigen, sagen Wissenschaftler, könnten diese Wälder von Busch- und Graslandschaften verdrängt werden. Auch hier könnte durch eine solche Entwicklung nicht nur Lebensraum von Tieren zerstört, sondern auch Kohlendioxid freigesetzt werden. Zerstörung von Korallenriffen "Die von Nesseltieren im Meer gebildeten Korallenriffe sind die größten von Lebewesen geschaffenen Strukturen der Erde. Tropische Korallenriffe bilden einzigartige Ökosysteme mit einer unendlichen Vielfalt an Tier- und Pflanzenarten. Als Quelle von Fisch und anderen Meerestieren tragen Korallenriffe zur Ernährung von vielen Millionen Menschen bei", schreibt das Bundesumweltministerium. Mit der globalen Erwärmung steigen die Wassertemperaturen der Meere. Vor allem das gefährdet die Korallenriffe. Korallen leben in enger Symbiose mit bestimmten Algenarten, die ihnen die Farben verleihen, erklärt das Ministerium. Bei höheren Wassertemperaturen könnte diese lebenswichtige Symbiose zusammenbrechen. "Die Algen werden dann aus dem Korallengewebe ausgestoßen, und das weiße Kalkgehäuse, in dem die Nesseltiere leben, kommt zum Vorschein." Das ist die sogenannte Korallenbleiche. Dauert sie nur kurze Zeit, könne das Gewebe der Korallen wieder Algenzellen aufnehmen. Tritt die Korallenbleiche länger oder öfter nacheinander auf, "können die Korallen absterben und ganze Ökosysteme zusammenbrechen". Studie untersucht Klima-Domino-Effekte In einer Risikoanalyse kommt das PIK zum Ergebnis, dass sich Kipp-Elemente im Erdsystem gegenseitig destabilisieren könnten, wenn die Erderwärmung voranschreitet. Dabei haben die Forscher um Ricarda Winkelmann die Interaktion zwischen vier Kipp-Elementen in den Blick genommen. Dem Deutschlandfunk nannte Winkelmann unter anderem dieses Beispiel zur Verdeutlichung der komplexen Wechselwirkung der analysierten Kipp-Elemente: "Wenn von Grönland große Teile abschmelzen sollten, also ein Kipppunkt hier wirklich überschritten ist, dann gelangt dadurch verstärkt Süßwasser in den Nordatlantik, und das wiederum kann über längere Zeiträume zu einer Abschwächung der Atlantikströmung führen." Diese wiederum hätte letztendlich eine starke Auswirkung auf das Klimasystem rund um den Globus, zum Beispiel Änderungen in den Wetterphänomenen und auch bei Extremwetterlagen in Europa.