Viele Klimamodelle sagen bereits bei moderater Erderwärmung abrupte Klimaänderungen voraus

19.10.2015

Klimaforscher vermuten, dass auf der Erde "Kippelemente" existieren, also Elemente im Klimasystem unserer Erde, die durch die allmähliche Klimaerwärmung plötzlich in einen grundsätzlich anderen Zustand übergehen können. In einer neuen in PNAS veröffentlichten Studie, untersuchen Wissenschaftler aus den Niederlanden, England, Frankreich und vom Exzellenzcluster CliSAP (Max-PIanck-Institut für Meteorologie) in Hamburg systematisch die Klimasimulationen, die dem IPCC- Bericht zugrunde liegen.

Wann kippt das System? Auch unter 2°C Erderwärmung können Änderungen eintreten.

Dabei finden die Forscher Hinweise auf 37 Fälle von abrupten regionalen Änderungen die Ozean, Meereis, Schneebedeckung, Permafrost oder die terrestrische Biosphäre betreffen. Viele dieser Ereignisse treten bei einer globalen Erwärmung von weniger als zwei Grad auf, einem Wert, der oftmals als sicherer Grenzwert dargestellt wird. Obwohl die meisten Modelle eine oder mehrere abrupte regionale Änderungen vorhersagen, tritt eine spezielle abrupte Änderung typischer Weise nur in wenigen Modellsimulationen auf.

"Dies zeigt die großen Unsicherheiten bei der Vorhersage von Kipppunkten", sagt Erstautor Sybren Drijfhout. „Genauer gesagt, zeigen unsere Ergebnisse, dass die verschiedenen Modelle darin übereinstimmen, dass abrupte Änderungen wahrscheinlich sind, dass die Vorhersage wann und wo sie auftreten aber sehr schwierig bleibt. Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass es keine sichere Grenze gibt und dass abrupte Klimaänderungen auch bei einer globalen Erwärmung auftreten können, die deutlich niedriger als 2 Grad über dem vorindustriellen Niveau bleibt."

Bei den gefundenen Klima-Kipppunkten kommen abrupte Änderungen des Meereises besonders häufig vor. Daneben werden abrupte Änderungen der Ozeanzirkulation, plötzliche Vegetationsänderungen oder Änderungen der marinen Produktivität festgestellt. Einige Modelle prognostizieren auch abrupte Änderungen von Erdsystemkomponenten wie dem Amazonaswald, dem Permafrost in der Tundra oder der Schneebedeckung des Tibetanischen Hochlands.

„Interessanterweise können Kipppunkte als eine Kaskade von verschiedenen Phänomenen auftreten", fügt Victor Brovkin, CliSAP-Wissenschaftler und einer der Mitautoren am MPI-M. „Das Verschwinden des Permafrosts in der Arktis führt dort zum Beispiel zu einer rasanten Ausbreitung der Waldgebiete. Diese Art Dominoeffekt dürfte nicht nur Auswirkung auf die Umwelt sondern auch auf die Gesellschaft haben."

„Der Großteil der entdeckten abrupten Änderungen betrifft Regionen, die relativ weit von den Zentren der Weltbevölkerung entfernt sind. Sie könnten aber durchaus auch über weite Entfernung hinweg Auswirkungen haben", sagt Martin Claußen, ebenfalls CliSAP, Direktor am MPI-M und einer der Mitautoren. „Unsere Arbeit ist erst ein Anfang. Jetzt müssen wir tiefer in die Mechanismen der Kipppunkte einsteigen und eine Herangehensweise entwickeln, mit der wir die Kipppunkte in den Klimasimulationen zur nächsten Runde des IPCC diagnostizieren können."

Chris Huntingford vom UK Centre for Ecology and Hydrology in Wallingford und ebenfalls Ko-autor der Studie ergänzt: "Wir fordern diejenigen, die die neuen Modellvergleichssimulationen planen, auf, größere Ensemblesimulationen vorzusehen. Dies wird ein tieferes Verständnis darüber ermöglichen, wie robust unsere Ergebnisse hinsichtlich der von uns identifizierten Kipppunkte sind."

Originalveröffentlichung
Drijfhout, S., Bathiany, S., Beaulieu, C., Brovkin, V., Claussen, M., Huntingford, C., Scheffer, M., Sgubin, G., and Swingedouw, D. (2015): A catalogue of abrupt shifts in IPCC climate models. PNAS early online publication,
doi: 10.1073/pnas.1511451112