Eine Modellierungsstudie zeigt, dass die sich beschleunigende Erwärmung der Arktis die zwei Grad Celsius-Marke um acht Jahre früher erreichen lässt.

13. November 2023

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von der University College London

Eine neue Modellstudie, die von Forschern der UCL geleitet wurde, zeigt, dass eine schnellere Erwärmung in der Arktis dazu führen wird, dass der globale Temperaturanstieg von 2°C acht Jahre früher erreicht wird, als wenn die Region mit der durchschnittlichen globalen Rate erwärmen würde.

Derzeit erwärmt sich die Arktis fast viermal schneller als die globale Durchschnittsrate. Die neue Studie, die in der Zeitschrift Earth System Dynamics veröffentlicht wurde, hatte zum Ziel, die Auswirkungen dieser schnelleren Erwärmung auf die Zeit zu schätzen, in der die globalen Temperaturschwellen von 1,5°C und 2°C, die im Pariser Abkommen festgelegt wurden, voraussichtlich überschritten werden.

Zu diesem Zweck erstellte das Forschungsteam alternative Klimawandelprojektionen, in denen eine schnelle Erwärmung in der Arktis nicht stattfand. Sie verglichen dann die Temperaturen in dieser hypothetischen Welt mit denen der "echten" Modelle und untersuchten den Zeitpunkt, zu dem die kritischen Schwellenwerte des Pariser Abkommens von 1,5°C und 2°C überschritten wurden. Sie stellten fest, dass in den Modellen ohne schnelle Erwärmung in der Arktis die Schwellenwerte fünf bzw. acht Jahre später überschritten wurden als ihre "echte" projizierte Daten von 2031 bzw. 2051.

Zusätzlich stellten sie fest, dass die unverhältnismäßig schnelle Erwärmung in der Arktis, bekannt als Arktis-Amplifikation, eine unverhältnismäßige Unsicherheit in den Vorhersagen verursachte, da die Variation in den Modellprojektionen für die Region größer ist als für den Rest des Planeten.

Alistair Duffey (UCL Earth Sciences), Promotionsstudent und Hauptautor der Studie, sagte: "Unsere Studie verdeutlicht die globale Bedeutung der schnellen Erwärmung in der Arktis, indem sie ihren großen Einfluss auf den Zeitpunkt quantifiziert, zu dem wir voraussichtlich kritische Klimaschwellen überschreiten werden. Die Erwärmung der Arktis trägt auch erheblich zur Unsicherheit der Klimavorhersagen bei. Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer umfassenderen Überwachung der Temperaturen in der Region, sowohl in situ als auch über Satelliten, sowie eines besseren Verständnisses der dort stattfindenden Prozesse, das zur Verbesserung der Vorhersagen des globalen Temperaturanstiegs genutzt werden kann."

Die Studie versucht nicht, die Auswirkungen der Arktis-Erwärmung auf den Rest der Welt zu quantifizieren, beispielsweise durch den Rückzug des Meereises, das dazu beiträgt, den Planeten kühl zu halten, sondern schätzt stattdessen den direkten Beitrag der Arktis-Erwärmung zu den globalen Temperaturerhöhungen ab.

Co-Autor Professor Julienne Stroeve (UCL Earth Sciences, University of Manitoba, Kanada, und US National Snow and Ice Data Center) sagte: "Während sich unsere Studie darauf konzentriert, wie sich die Erwärmung der Arktis auf die globale Temperaturänderung auswirkt, sollten die lokalen Auswirkungen nicht vernachlässigt werden. Eine globale Temperaturerhöhung von 2°C würde zu einem durchschnittlichen jährlichen Anstieg von 4°C in der Arktis und einem Anstieg von 7°C im Winter führen, mit tiefgreifenden Folgen für die lokale Bevölkerung und Ökosysteme.

"Darüber hinaus hat die schnelle Erwärmung in der Arktis globale Auswirkungen, die wir in dieser Studie nicht berücksichtigen, einschließlich des Anstiegs des Meeresspiegels und des Auftauens des Permafrosts, was zu einer verstärkten Freisetzung von Kohlenstoff in die Luft führt."

Co-Autor Dr. Robbie Mallett (Universität Manitoba und Ehrenamtlicher Forschungsfellow am UCL Earth Sciences) sagte: "Der Klimawandel in der Arktis wird von Politikern oft übersehen, weil sich der Großteil der Region außerhalb nationaler Grenzen befindet. Unsere Studie zeigt, wie sehr die Arktis globale Ziele wie das Pariser Abkommen beeinflusst, und hoffentlich lenkt sie die Aufmerksamkeit auf die bereits in der Region stattfindende Krise."

Die Arktis-Amplifikation, die in den Wintermonaten am stärksten ist, wird durch mehrere Faktoren verursacht. Einer davon ist der Rückzug des Meereises, was bedeutet, dass mehr Sonnenlicht (und Wärme) von Wasser absorbiert wird, anstatt in den Weltraum reflektiert zu werden. Ein weiterer Faktor ist die geringere vertikale Luftmischung an den Polen im Vergleich zu den Tropen, was dazu führt, dass wärmere Luft in der Nähe der Erdoberfläche bleibt.

Für die Studie betrachteten die Forscher einen Ensemble von 40 Klimamodellen, die den Klimabericht der Vereinten Nationen von 2021 informierten. Diese Modelle teilen die Erdoberfläche in ein dreidimensionales Gitter von Zellen auf und modellieren physikalische Prozesse, die innerhalb jeder Zelle stattfinden.

Das Forschungsteam modifizierte die Ausgabe der Modelle, um eine alternative Welt zu schaffen, in der eine schnelle Erwärmung in der Arktis nicht stattfand, indem sie die Änderungsrate der Temperatur in der Region nördlich des 66. Breitengrades auf den Rest des Planeten setzten. Sie untersuchten, wie sich die Entfernung der schnellen Erwärmung in der Arktis auf Temperaturprojektionen in einem plausiblen Szenario mittlerer Emissionen auswirken würde, und berechneten die durchschnittliche Temperaturprojektion über alle Modelle hinweg.

In addition, they looked at how removing rapid Arctic warming from the models would affect more pessimistic or optimistic scenarios. For example, in a more optimistic scenario, where emissions are cut sharply and net zero is reached shortly after 2050, Arctic amplification causes a seven-year difference in the time of passing 1.5°C.

Temperature projections for the Arctic varied more substantially between the models than for other parts of the globe, accounting for 15% of the uncertainty in projections, despite the region only making up 4% of the global surface area.

The 1.5 C and 2 C limits are regarded as having been breached when average global temperatures over a 20-year period are 1.5 C or 2 C higher than in pre-industrial times.

The goal of the Paris Agreement, an international treaty, is to keep the global average temperature to 'well below 2° C above pre-industrial levels' and pursue efforts 'to limit the temperature increase to 1.5° C.'

The Arctic is thought to have warmed by 2.7 C since the pre-industrial era, and this warming is believed to have accelerated since the start of the 21st century.

Journal information: Earth System Dynamics

Provided by University College London