Kippelemente des Klimasystems

2008 veröffentlichten der Klimaforscher Tim Lenton und Kollegen in den Proceedings of the National Academy of Sciences den Aufsatz Tipping Elements in the Earth's Climate System und setzten damit einen der meistgebrauchten Begriffe der Klimarisikoforschung in die Welt. Neun planetare Teilsysteme führten sie auf, in denen positive Rückkopplung jenseits einer Schwelle einen qualitativ anderen Zustand einrasten lassen könnte: die Eisschilde Grönlands und der Westantarktis, die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation, den Amazonas-Regenwald, die borealen Wälder, das arktische Sommermeereis, die El Niño–Südliche Oszillation, den westafrikanischen Monsun und den indischen Sommermonsun. Die meisten Schwellen veranschlagte der Aufsatz damals bei 3 bis 5 °C Erwärmung. Vierzehn Jahre darauf hielten Armstrong McKay et al. 2022 in Science mehrere davon schon zwischen 1,1 und 1,5 °C für hochriskant — also jetzt. Im Einzelnen wurde die Arbeit bestritten; ihre Grundfigur aber — weg vom künftigen Risiko, hin zur laufenden Überwachung womöglich längst ausgelöster Teilsysteme — zählt zu den folgenreichsten Umstellungen der Klimawissenschaft im letzten Jahrzehnt.

Der Kern des Rahmens ist die Aussage, dass Klimarisiko nicht linear mit der Erwärmung wächst. Ein weiteres Zehntelgrad dicht an einer Schwelle wiegt anders als das vorige weit davon entfernt; der Planet enthält Teilsysteme, deren Antwort qualitativ umschlägt, sobald ein Kipppunkt überschritten ist. Damit lautet die politisch relevante Frage nicht mehr „wie viel Erwärmung?“, sondern „wie nah an welchen Schwellen?“. Manche Elemente haben einen klar gesicherten Kern. Der grönländische Eisschild verliert immer schneller Masse, von rund 40 Gt/Jahr in den 1990ern auf rund 250 Gt/Jahr in den 2010er und 2020er Jahren. Die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation hat seit Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts um rund 15 % nachgelassen. Korallenriffe haben seit 1950 etwa die Hälfte ihrer Bedeckung eingebüßt und erleben Bleichen heute so oft wie nie zuvor. Das arktische Sommermeereis schrumpft um rund 13 % je Jahrzehnt. Über die Richtung dieser Veränderungen streitet niemand ernsthaft. Strittig ist, bei welcher Schwelle ein Element in einen qualitativ anderen Zustand fällt und wie weit sich das dann noch zurückholen lässt.

Die jüngere Literatur rückt die Wechselwirkungen zwischen den Kippelementen in den Vordergrund. Grönlands Schmelzwasser süßt den Nordatlantik aus und bremst die AMOC zusätzlich; eine langsamere AMOC verschiebt die innertropische Konvergenzzone und greift damit den Amazonas und die afrikanischen Monsune an; ein absterbender Amazonas setzt Kohlenstoff frei, treibt die Erwärmung und gefährdet die nächsten Elemente. Wunderling et al. (2023) haben solche Kaskaden über die Elemente aus Eis und Ozean modelliert und fanden die Kaskadenwahrscheinlichkeit mit der Erwärmung steil ansteigen. Der Bericht 2023 Global Tipping Points, koordiniert von Lentons Gruppe mit rund 200 Wissenschaftlern, kam zu dem Schluss, fünf Elemente könnten schon bei der heutigen Erwärmung auslösen. Klimaforscher hielten dagegen, die Sprache überzeichne die Schwellen; andere verteidigten den Bericht als überfällig. Der IPCC AR6 (2021) kommt vorsichtiger formuliert im Wesentlichen zum selben Ergebnis: hohe Risiken bei 1,5 °C, sehr hohe bei 2 °C. Was von der Kontroverse übrig bleibt, ist das Vokabular — das Feld ordnet sich heute um Kippelemente als Einheit des Klimarisikos.