Eisschilde und Korallen Kipppunkte drohen schon ab 1,5 Grad
Forscher haben 16 Kipppunkte im Klimasystem identifiziert. Im Interview erklärt die Polarforscherin Winkelmann, was diese Mechanismen sind und warum einige schon ab einer Erderwärmung von 1,5 Grad angestoßen werden könnten.
tagesschau.de: Das Pariser Klimaabkommen zielt darauf ab, dass sich unsere Erde nicht über 2 und möglichst auch nicht über 1,5 Grad erwärmen darf. Sie schreiben in einer Studie, dass schon ab diesem Temperaturanstieg Veränderungen drohen, die unumkehrbar sein werden. Was genau könnte passieren?
Ricarda Winkelmann: Es geht um sogenannte Kipppunkte. Das sind zentrale Teile des Klimasystems, bei denen - wenn sie erst einmal in einem kritischen Zustand sind - eine kleine Störung wie ein Temperaturanstieg ausreicht, um wirklich starke Veränderungen auszulösen.
Der Grönländische Eisschild ist zum Beispiel eines dieser Kippelemente. Und der Mechanismus, der Grönland zum Kippelement macht, den kennen wir alle vom Bergsteigen: Wenn wir nämlich vom Gipfel eines Berges ins Tal hinabsteigen, dann wird es ja wärmer um uns herum. Und genauso ist es bei den Eisschilden auch. Wenn die Oberfläche der Eisschilde schmilzt, was wir jetzt schon beobachten in Grönland, dann kann es irgendwann dazu kommen, dass die Oberfläche in niedrigere Lagen absinkt. Dort wird es dann wärmer, dadurch kommt es zu noch mehr Schmelzen, die Oberfläche sinkt weiter ab, es wird wieder wärmer und so weiter.
Das heißt, es ist ein selbst verstärkender Mechanismus, der ab einem kritischen Punkt dazu führen kann, dass diese Eigendynamik übernimmt und Grönland fast komplett abschmelzen würde.
"Teils unumkehrbare Veränderungen"
tagesschau.de: Wissenschaftler des Potsdam Instituts für Klimafolgenforschung haben 16 dieser Kippelemente identifiziert. Sie haben diese in ihrer Studie systematisch erfasst und bewertet, ab welchem Temperaturanstieg deren Kipppunkte getriggert werden. Bei einigen geht das ziemlich schnell.
Winkelmann: Zu den Kippelementen zählen zum Beispiel der Antarktische Eisschild, der Amazonas-Regenwald, die Atlantik-Ozean-Zirkulation oder die Korallenriffe. Wir verstehen mittlerweile die Mechanismen, die diese Bereiche zu Kippelementen machen, und dass es da auch zu teils unumkehrbaren Veränderungen kommen kann.
Und was wir in unserer Studie zeigen, ist, dass wir eben auch schon bei eineinhalb bis zwei Grad - also in dem Temperaturbereich des Pariser Klimaabkommens - in diesen Risikobereich kommen für einige dieser Kippelemente. Zu den vulnerabelsten Kippelementen gehören aber tatsächlich die beiden Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis, aber eben auch die Korallenriffe.
Problem sind "selbstverstärkende Mechanismen"
tagesschau.de: Mit steigenden Temperaturen kommt es weltweit zu immer mehr Extremwetter-Ereignissen. Gibt es dieses Extremwetter auch in polaren Regionen?
Winkelmann: Ja, es gibt auch Extremwetter auf dem Eis. Zum Beispiel haben wir gerade im vergangenen Jahr ein Extrem-Schmelzereignis auf dem Grönländischen Eisschild beobachten können. Das ist eines in einer ganzen Folge von Extremschmelzereignissen. Es wurde verursacht durch ein Hochdruckgebiet, das sich über Grönland festgehängt hat und dann eben verstärkt zur Schmelze geführt hat. Und im Extremfall, zum Beispiel im Jahr 2012, hat das dazu geführt, dass über mehrere Tage fast die komplette Oberfläche des Eisschilds mit Schmelzwasser bedeckt war.
tagesschau.de: Warum steigt die Temperatur besonders an den Polen an?
Winkelmann: Die Temperatur steigt in den Polargebieten nochmal stärker an als die globale Mitteltemperatur. Und das liegt an der sogenannten polaren Verstärkung. Das ist ein Effekt, der wieder durch einen solchen selbstverstärkenden Mechanismus zustande kommt, nämlich die sogenannte Eis-Albedo-Rückkopplung.
Die kann man sich so vorstellen: Jeder weiß, dass eine dunkle Oberfläche mehr Strahlung aufnimmt als eine helle Oberfläche. Helle Oberflächen wiederum reflektieren mehr. Und so ist das im Großen sozusagen auch im Klimasystem. Helle Oberflächen - wie zum Beispiel die Eisoberflächen - strahlen einen Teil der Sonneneinstrahlung gleich wieder zurück ins All und haben sozusagen einen kühlenden Effekt.
Durch das Schmelzen des Eises nimmt die helle Oberfläche aber ab. Stattdessen kommt die dunkle Ozean-Oberfläche zum Vorschein, was wir ja schon verstärkt in der Arktis beobachten. Es wird also dunkler und dadurch sozusagen nochmal wärmer. Und das ist einer der Effekte, der zu dieser polaren Verstärkung führt.
tagesschau.de: Wir hatten 2020 das erste Mal 38 Grad Temperatur in der Arktis. Hat Sie das überrascht?
Winkelmann: Ja. Auf solche Extremwetterereignisse kann man sich gar nicht so richtig vorbereiten. Wir alle wissen, dass mit der globalen Erwärmung Extremwetterereignisse auch zunehmen in der Häufigkeit, dass sie stärker werden und auch länger andauern. Aber deswegen kann man trotzdem einzelne Ereignisse nicht unbedingt vorhersehen und insofern waren die hohen Temperaturen von 38 Grad in der Arktis und 18 Grad an der antarktischen Halbinsel auch für uns eine Überraschung. Also Rekordtemperaturen von Pol zu Pol.
Was passiert unter dem Eis?
tagesschau.de: Was müssen Sie wissenschaftlich noch besser verstehen in der Polarforschung?
Winkelmann: Eine der größten Unsicherheiten ist die Frage, was eigentlich unter dem Eis passiert. Denn da können wir natürlich nicht so gut hinschauen. Es gibt Beobachtungstechniken, mit denen man versuchen kann, sich beispielsweise die Bodenbeschaffenheit unter dem Eis genauer anzuschauen. Wir wissen, dass durch das verstärkte Schmelzen an der Oberfläche auch mehr Schmelzwasser in den Eisschild und damit auch unter den Eisschild, also an den Boden, gerät und da zu einer Beschleunigung des Eisflusses führen kann. Einfach dadurch, dass das Eis auf dem Wasser entlanggleitet, anstatt auf dem Boden festgefroren zu sein.
Und das sind solche Effekte an der Unterseite des Eises, wo es ganz wichtig ist, dass wir noch mehr Beobachtungen haben, mehr Daten sammeln, um besser zu verstehen, was unter diesem in der Antarktis teilweise fast fünf Kilometer dicken Eis eigentlich passiert.
tagesschau.de: Wo ist die Klimaerwärmung im Moment besser abzulesen: am Nord- oder am Südpol?
Winkelmann: In beiden Polargebieten sieht man schon drastische Veränderungen, auch Veränderungen, die selbst uns Forscher überrascht haben. In der Arktis schrumpft das Meereis und man geht davon aus, dass selbst unter dem optimistischsten Klimaszenario die Arktis bis Mitte dieses Jahrhunderts im Sommer zum ersten Mal eisfrei sein wird. Und das ist natürlich eine drastische Veränderung. Eine der vielen in den Eislandschaften.
Wir sehen das auch in den Gebirgsgletschern. Ich selbst war vor zwei Jahren in den Anden und bin dort gewesen, um die Gletscher auf Mikroplastik zu untersuchen. Beim Anstieg am Chimborazo hatten wir eigentlich einen Gletscher auf rund 5000 Metern Höhe erwartet und wollten da unsere Messungen machen. Und als wird dort ankamen - man kann sich vorstellen, das ist ein recht beschwerlicher Weg in der Höhe - mussten wir feststellen, dass die Gletscherzunge tatsächlich nicht mehr da war, wo wir sie vor wenigen Jahren vermutet hätten. Und das war so einer dieser Momente, wo ich gesehen habe, wie stark und wirklich allumfassend wir in das Klimasystem eingreifen.
Das Interview führte Cornelia Eulitz-Satzger, hr