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Die Kippelemente im Erdklimasystem: Nicht immer so kritisch, doch von Entspannung keine Spur

Im Hinblick auf die kritische Klimaschwelle könnte es eine gute Nachricht für große, räumlich heterogene Erdsysteme geben. Neuen Forschungsergebnissen zufolge könnte das Überschreiten einer kritischen Schwelle weniger schwerwiegende Folgen haben als allgemein angenommen.

Klimawandel und Umwelt

Die damit verbundenen Erkenntnisse lassen hoffen, dass die Überschreitung eines Kipppunkts für das Erdsystem nicht so katastrophal sein muss, wie bisher vorhergesagt. Die durch das EU-finanzierte Projekt TiPES unterstützten Forschungsarbeiten zeigen, dass das Kippen räumlich heterogener Systeme wie Eisschilde, Seen und Wälder nicht immer irreversible Veränderungen im gesamten System verursacht. Tatsächlich können die Folgen oft subtiler und weniger schwerwiegend sein, wie die in der Fachzeitschrift „Environmental Research Letters“ veröffentlichte Studie verdeutlicht.

Derzeitige Modelle sind zu vereinfacht dargestellt

Bislang hat sich gezeigt, dass viele Erdsysteme für ein Kippen anfällig sind, was das Schreckgespenst irreversibler Katastrophen wie das Verschwinden des Amazonas-Regenwaldes, schmelzende Eisschilde und Wüstenbildung hervorruft. Der Studie zufolge beruhen solche Vorhersagen jedoch in der Regel auf einfachen konzeptionellen Modellen mit nur zwei alternativen Zuständen. In komplexeren Modellen ist der Kippeffekt oft weniger gravierend, erläutern die Autorinnen und Autoren, was bedeutet, dass z. B. nur Teile eines Eisschildes und nicht das gesamte Schild in einem einzigen Kippereignis schmelzen. In ihrer Studie untersuchen die Forschenden, wie sich konzeptionelle Modelle verhalten, wenn räumliche Effekte wie räumlicher Transport und räumliche Heterogenität einbezogen werden. Sie zeigen, dass die Schwere des Kippereignisses bei der Einbindung solcher Effekte stark von der Größe und der räumlichen Heterogenität des Systems abhängt. Wenn ein Kippvorgang also in einem großen, räumlich heterogenen System stattfindet, fällt er weniger drastisch aus als ein vollständiges Kippereignis, da er in kleineren Schritten erfolgt, wodurch nur ein Teil des Systems neu strukturiert werden muss. „Solange sich ein Teil des Gebiets noch in seinem ursprünglichen Zustand befindet, könnte die Wiederherstellung zudem einfacher und schrittweise vonstatten gehen: Wenn sich die klimatischen Bedingungen wieder verbessern, kann sich die räumliche Schnittstelle zwischen den Zuständen verschieben und das System langsam wiederherstellen“, schreibt die Autorenschaft. Die Studie zeigt anhand von Seen mit geringer Tiefe, welche Rolle Größe und räumliche Heterogenität in ökologischen Systemen spielen. In kleinen Seen ist die Heterogenität begrenzt. Hohe Nährstoffkonzentrationen können daher zu übermäßigem Algenwachstum führen, wodurch diese kleinen Seen trüb werden. Hingegen können in einem größeren See – wo das System aufgrund seiner Größe heterogener ist – hohe Nährstoffkonzentrationen bewirken, dass nur ein Teil des Sees kippt und andere Teile klar bleiben. Das Überschreiten eines Kippelements ist daher in großen Seen weniger schwerwiegend als in kleineren. Möglicherweise klaren die trüben Bereiche eines großen Sees unter den richtigen Bedingungen sogar auf, etwa wenn die Nährstoffbelastung verringert wird. Selbst wenn das gezeichnete Bild nicht so düster ist, wie ursprünglich angenommen, bedeutet dies keineswegs, dass das Kippen des Erdklimas kein Problem darstellt. „Ich bin immer noch besorgt über die Kippelemente. Ich kann mir nämlich vorstellen, dass kritische Ereignisse eintreten könnten, vor allem wenn der Klimawandel anhält. Aber ich befürchte nicht so sehr, dass alles sofort zum Teufel geht, wenn wir einen Kipppunkt überschreiten“, bemerkt der Hauptautor der Studie TiPES (Tipping Points in the Earth System), Dr. Robbin Bastiaansen von der Universität Utrecht in den Niederlanden, in einer Pressemitteilung, die auf der Website „Mirage“ veröffentlicht wurde. „Ich denke, es wird viel schleichender geschehen als die Art von Narrativ, das in einigen Veröffentlichungen über die Belastungsgrenzen der Erde gezeichnet wurde, und zwar, dass alles gleichzeitig zusammenbricht, sobald wir einen Kipppunkt überschreiten. Ich denke nicht, dass das der Fall ist.“ Weitere Informationen: TiPES-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

TiPES, Klima, Kipppunkt, Kippelement, räumliche Heterogenität, Erdsystem, See

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3 Februar 2021