Kippendes Klima

Umweltbedingungen verändern sich in der Regel so langsam, dass Menschen diesen Vorgang kaum oder gar nicht wahrnehmen. Weil auf der Erde eins mit dem anderen zusammenhängt, können allerdings schon kleine Veränderungen weitreichende Folgen haben, zum Beispiel für das Klima.
23.06.2017, 00:00
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Kippendes Klima
Von Jürgen Wendler

Umweltbedingungen verändern sich in der Regel so langsam, dass Menschen diesen Vorgang kaum oder gar nicht wahrnehmen. Weil auf der Erde eins mit dem anderen zusammenhängt, können allerdings schon kleine Veränderungen weitreichende Folgen haben, zum Beispiel für das Klima. Das heißt: Der Zustand des Klimasystems kann sich abrupt sehr stark wandeln. Wissenschaftler verwenden in diesem Zusammenhang Begriffe wie Kippelemente und Kipppunkte. Was genau steckt dahinter, und welche Beispiele liefert die aktuelle Forschung?

Antwort: Wenn die Veränderungen des Wetters beziehungsweise die damit verbundenen statistischen Größen wie Temperaturen, Luftdruck und Windgeschwindigkeiten zusammen über einen großen Zeitraum betrachtet werden, wird daraus das, was Fachleute als Klima bezeichnen. In der Regel legen sie dabei einen Zeitraum von 30 Jahren zugrunde. Mit anderen Worten: Unter dem Begriff Klima fassen sie die Wettererscheinungen zusammen, die den mittleren Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort oder in einem mehr oder weniger großen Gebiet kennzeichnen. Für das Klimasystem spielen nach den Erkenntnissen von Forschern bestimmte Faktoren eine besonders wichtige Rolle. Kleine Veränderungen in diesen Bereichen können dazu führen, dass Vorgänge anders ablaufen als zuvor. Zu diesen sogenannten Kippelementen im Klimasystem gehören nach Ansicht von Experten unter anderem der grönländische Eisschild, das arktische Meereis, die Zirkulation der Wassermassen im Atlantik und der Regenwald im Amazonasgebiet.

Die herausragende Bedeutung des Eises wird verständlich, wenn man sich vor Augen führt, was eisbedeckte Flächen bewirken. Das Eis reflektiert Sonnenstrahlung; es besitzt ein Rückstrahlvermögen, das von Wissenschaftlern mit dem Begriff Albedo verbunden wird. Schmilzt infolge steigender Temperaturen helles Eis, kommt ein dunklerer Untergrund zum Vorschein, sei es das Meer oder eine Felslandschaft. Dunkle Flächen nehmen jedoch mehr Sonnenenergie auf als helle, sodass die Erwärmung beschleunigt wird. In der Arktis beobachten Forscher im Zusammenhang mit den gestiegenen Temperaturen seit Jahren einen Eisverlust. Sollte sich dieser Vorgang weiter fortsetzen oder sogar verstärken, hätte dies erhebliche Auswirkungen auf den Meeresspiegel und Wetterverhältnisse. Der Meeresspiegel kann steigen, weil wärmeres Wasser mehr Raum einnimmt und Süßwasser aus schmelzenden Gletschern ins Meer strömt.

Der Regenwald im Amazonasgebiet – um ein weiteres Beispiel für ein Kippelement zu nennen – spielt für das Klima eine wichtige Rolle, weil die Pflanzen große Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid aus der Atmosphäre verarbeiten. Ohne den Wald könnte sich die Erde noch stärker erwärmen. Klimaforscher befürchten, dass infolge steigender Temperaturen die Niederschlagsmenge im Amazonasgebiet stark zurückgehen wird. Eine Folge könnte sein, dass weite Teile des Waldes verschwinden.

Bei der Rekonstruktion des Klimas in früheren Zeiten helfen Forschern Eisproben aus den Polargebieten. Niedrige Temperaturen haben dort dazu geführt, dass Schnee liegen geblieben ist und im Laufe der Zeit immer dickere Eisschichten gebildet hat. Wissenschaftler nutzen diese als erdgeschichtliches Archiv. Das Eis enthält Luftblasen, die Aufschluss über die Zusammensetzung der Atmosphäre zu der Zeit geben, als die jeweilige Schicht entstanden ist. Mit ihrer Hilfe haben die Experten unter anderem genaue Kenntnisse über die Verhältnisse während der letzten Kaltzeit gewinnen können, die vor rund 115 000 Jahren begann und vor etwa 11 700 Jahren zu Ende ging. Schon länger ist bekannt, dass es damals wiederholt binnen kurzer Zeit einen starken Temperaturanstieg gegeben hat, auf den eine langsame Abkühlung folgte.

Zu den Besonderheiten der Zeit seit Beginn der Industriellen Revolution vor gut zwei Jahrhunderten gehört, dass die Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre stark zugenommen hat. Deshalb interessieren sich Wissenschaftler nicht zuletzt für die Frage, ob und – wenn ja – wann ein allmählicher Anstieg der Treibhausgasmenge abrupte Veränderungen des Klimas auslösen kann, ob es also bei steigenden Kohlendioxidkonzentrationen Kipppunkte gibt. Um dies herauszufinden, hat eine Forschergruppe um Xu Zhang vom Alfred-Wegener-Institut die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Elementen des Klimasystems mithilfe von Computerberechnungen untersucht. Wie sie im Fachjournal „Nature Geoscience“ erklärt, zeigen die Ergebnisse, dass es während der Kaltzeit solche abrupten Übergänge unter dem Einfluss einer allmählich gestiegenen Kohlendioxidmenge gegeben hat. Die Temperatur in Grönland konnte sich demnach aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Ozeanströmungen und der Atmosphäre innerhalb weniger Jahrzehnte um bis zu zehn Grad Celsius erhöhen.

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