Die Wissenschaft hinter der Klimakatastrophe: Ein genauerer Blick auf Kipp-Punkte

Klimatische Kippunkte sind entscheidende Wendepunkte in den Umweltsystemen der Erde, an denen geringfügige, aber entscheidende Veränderungen zu irreversiblen und dramatischen Verschiebungen führen können. Diese Veränderungen, von der Schmelze der Eiskappen bis zum Untergang der Korallenriffe, sind direkte Folgen der globalen Erwärmung. Die Nutzung von Satellitentechnologie ist entscheidend für die Überwachung dieser Kippunkte und liefert wesentliche Daten zur Erfassung und Reaktion auf diese kritischen Verschiebungen in den Klimasystemen der Erde. Quelle: SciTechDaily.com

Klimatische Kippunkte markieren entscheidende Momente im Klimasystem der Erde, an denen kleine Veränderungen zu irreversiblen und signifikanten Veränderungen führen können. Die Rolle der Satellitenbeobachtungen ist unverzichtbar, um diese kritischen Veränderungen im Klima nachzuverfolgen und zu verstehen.

Mit der Erwärmung des Planeten erleben viele Teile des Erdsystems umfangreiche Veränderungen. Eisschilde schrumpfen, der Meeresspiegel steigt und Korallenriffe sterben ab.

Während Klimarekorde kontinuierlich gebrochen werden, könnte die kumulative Wirkung dieser Veränderungen auch dazu führen, dass grundlegende Teile des Erdsystems sich dramatisch verändern. Diese "Kippunkte" des Klimawandels sind kritische Schwellenwerte, die, wenn sie überschritten werden, zu irreversiblen Konsequenzen führen können.

Laut dem Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) sind Kippunkte "kritische Schwellenwerte in einem System, die, wenn sie überschritten werden, zu einer signifikanten Veränderung des Zustands des Systems führen können, oft mit dem Verständnis, dass die Veränderung irreversible ist."

Im Wesentlichen sind klimatische Kippunkte Elemente des Erdsystems, bei denen kleine Veränderungen Rückkopplungsschleifen auslösen können, die ein System von einem stabilen Zustand in einen tiefgreifend anderen Zustand "kippen".

Beispielweise kann ein Anstieg der globalen Temperaturen aufgrund von Verbrennung fossiler Brennstoffe in der Zukunft zu einer Veränderung führen, wie zum Beispiel einem Regenwald, der zu einer trockenen Savanne wird. Diese Veränderung wird durch selbstverstärkende Rückkopplungsschleifen vorangetrieben, selbst wenn das, was die Veränderung im System antreibt, aufhört. Das System - in diesem Fall der Wald - kann "gekippt" bleiben, auch wenn die Temperatur wieder unter den Schwellenwert fällt.

Dieser Übergang von einem Zustand in den anderen kann Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte dauern, um einen neuen stabilen Zustand zu finden. Aber wenn Kippunkte jetzt oder innerhalb des nächsten Jahrzehnts überschritten werden, könnte ihre volle Auswirkung erst in Hunderten oder Tausenden von Jahren erkennbar werden.

Darüber hinaus könnte das Überschreiten eines Kippunktes zur Auslösung weiterer kippender Elemente führen - was eine Kettenreaktion auslöst und dazu führen könnte, dass einige Orte weniger geeignet sind, um menschliche und natürliche Systeme aufrechtzuerhalten.

Zum Beispiel erwärmt sich die Arktis fast viermal schneller als jeder andere Ort auf der Welt, beschleunigt das Abschmelzen des Grönland-Eisschildes (und das Schmelzen des arktischen Meereises).

Dies könnte wiederum dazu führen, dass die ozeanische Zirkulation von Wärme, die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (AMOC), verlangsamt wird und sich auf das Monsunsystem über Südamerika auswirkt. Monsunveränderungen könnten zu einer erhöhten Häufigkeit von Dürren im Amazonas-Regenwald beitragen, was seine Kohlenstoffspeicherkapazität verringert und die Klimaerwärmung intensiviert.

Die Auswirkungen einer solchen "Kippkaskade", die mehrere klimatische Kippunkte überschreitet, könnten schwerwiegender und weiter verbreitet sein.

In den frühen 2000er Jahren wurden verschiedene Kipp-Elemente erstmals identifiziert und es wurde vermutet, dass sie bei einer globalen Temperaturerhöhung von 4°C erreicht werden würden. Seitdem hat sich die Wissenschaft enorm weiterentwickelt und es gab viele Studien über das Verhalten von Kipp-Punkten und die Interaktionen zwischen kippender Elementen.

Diese Elemente lassen sich grob in drei Kategorien einteilen - Kryosphäre, Ozean-Atmosphäre und Biosphäre - und reichen von der Schmelze des Grönland-Eisschildes bis zum Absterben von Korallenriffen.

Gemäß dem neu veröffentlichten Global Tipping Points Report sind fünf bedeutende Kipp-Systeme bereits gefährdet, Kipp-Punkte bei der aktuellen globalen Erwärmung zu überschreiten: das Grönland- und das Westantarktische Eisschild, Permafrostgebiete, absterbende Korallenriffe sowie die Labradorsee und die Zirkulation des Subpolarstromes.

Hier finden Sie eine interaktive Version der untenstehenden Infografik, um mehr über jeden klimatischen Kippunkt zu erfahren.

Klimatische Kippunkte sind spezifische Schwellenwerte innerhalb komplexer Systeme der Erde, wie der Atmosphäre, den Ozeanen und Ökosystemen, an denen eine Veränderung im Klima der Erde einen irreversiblen Wechsel im Zustand des Systems auslösen kann. Diese Punkte markieren Bereiche, in denen bereits Übergänge von einem stabilen Klimazustand zu einem anderen stattfinden, was oft zu sich verstärkenden Effekten führt, die Ökosysteme, Wettermuster und globale Klimadynamik beeinflussen. Quelle: ESA

Our planet has already warmed by roughly 1.2°C since the Industrial Revolution and current pledges under the Paris Agreement put us on track to increase that to 2.5–2.9°C temperature rise this century. Recent assessments found that even exceeding 1.5°C of global warming risks crossing several of these thresholds for tipping points.

Earth observation plays a crucial role in monitoring and understanding climate tipping points by providing a comprehensive view of the Earth’s systems. Satellites orbiting our planet enable scientists to track changes in polar ice sheets, and their glaciers and ice shelves, deforestation rates, ocean temperatures and other key indicators.

For instance, satellites such as ESA’s CryoSat and Copernicus Sentinel-1 can measure changes in ice volume and flow. Satellites that provide information on gravity can work out how much ice is being lost in polar regions, helping to identify potential tipping points in ice sheet stability and the pace of their response to climate change.

The Paris Agreement aims to keep global temperatures well below 2°C and ideally 1.5°C relative to the pre-industrial period and reduce climate change vulnerability. Satellite observations are increasingly contributing to national mitigation and adaptation progress to meet these objectives. Credit: ESA

Optical satellites like Sentinel-2 contribute to monitoring changes in land cover or vegetation, such as the expansion or decline of critical ecosystems like the Amazon rainforest.

ESA’s Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) satellite and the upcoming Fluorescence Explorer (FLEX) mission contribute to monitoring soil moisture and vegetation health. These missions can aid in understanding changes in terrestrial ecosystems and their resilience to climate impacts.

In the context of ocean circulation patterns, satellites like Sentinel-3 and SMOS contribute to monitoring sea surface temperatures, currents, ocean colour and sea surface salinity, providing insights into the strength and dynamics of the Atlantic Meridional Overturning Circulation.

By capturing a wide spectrum of data, satellites provide essential information for early detection of environmental shifts, enhancing our understanding of these complex phenomena and aiding in developing effective strategies for climate mitigation and adaptation.