Seit den 2000er Jahren diskutiert die Klimawissenschaft über sogenannte Kippelemente, also wichtige Teile des Erdsystems, bei denen das Überschreiten einer bestimmten Schwelle unumkehrbare Veränderungen nach sich zieht. Tauen beispielsweise die Permafrostböden auf, setzen sie große Mengen der Treibhausgase Methan und Kohlendioxid frei, was die weitere Klimaerwärmung beschleunigt. Zu den weiteren Kippelementen zählen unter anderem das Abschmelzen der polaren Eisschilde, die Abholzung des Amazonas-Regenwaldes und die Abschwächung wichtiger Meeresströmungen.
Grundlegende Probleme
„Belege dafür, dass diese Komponenten des Erdsystems tatsächlich abrupt ihren Zustand ändern können, stammen sowohl aus dem Paläoklima als auch aus theoretischen Argumenten, wonach Übergänge unter künftigem anthropogenem Druck auftreten können“, erklärt ein Team um Maya Ben-Yami vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). „Es scheint nahezuliegen, anhand der statistischen Veränderungen in den historischen Daten nicht nur eine historische und möglicherweise anhaltende Destabilisierung aufzuzeigen, sondern auch Vorhersagen zu treffen, wann zukünftige Kipppunkte eintreten. Obwohl der Nutzen solcher Vorhersagen, sofern sie belastbar sind, unbestreitbar ist, liegt das Problem in den zahlreichen Unsicherheitsebenen, die mit solchen Extrapolationen aus historischen Daten verbunden sind.“
Aus Sicht der Forschenden sorgen vor allem drei grundlegende Probleme dafür, dass sich der Zeitpunkt, wann ein bestimmter Kipppunkt erreicht sein wird, nicht zuverlässig vorhersagen lässt. Erstens liegen allen Vorhersagen zahlreiche Annahmen über die beteiligten physikalischen Mechanismen sowie über zukünftiges menschliches Verhalten zugrunde. Die physikalischen Mechanismen sind allerdings ausgesprochen komplex und noch nicht vollständig verstanden. Für entsprechende Modelle werden sie womöglich übermäßig vereinfacht, was zu erheblichen Fehlern führen kann. Das menschliche Verhalten wiederum unterliegt zahlreichen Einflussfaktoren und lässt sich ebenfalls schwer voraussehen.
Unsicherheit von 6000 Jahren
Ein zweiter Punkt, der für unzuverlässige Schätzungen sorgt, ist, dass langfristige, direkte Beobachtungen des Klimasystems selten sind. Für viele potenzielle Kippelemente reichen die Zeitreihen der systematische Beobachtungen nur wenige Jahrzehnte zurück. Das ist meist nicht weit genug, um langfristige Veränderungen von periodischen, natürlichen Schwankungen unterscheiden zu können. „Es ist oft unklar, ob die relevanten dynamischen Eigenschaften des betreffenden Systems durch die verfügbaren Messungen gut erfasst werden“, geben die Forschenden zu bedenken. Als dritten Unsicherheitsfaktor nennen sie die Unvollständigkeit der historischen Klimadaten. Je nachdem, welche Methoden verwendet werden, um die Datenlücken zu füllen, kann es zu ganz unterschiedlichen Ergebnissen und Schlussfolgerungen kommen.
