Fast energy transitions can reduce climate tipping risks

Das Klimasystem der Erde enthält bestimmte kritische Komponenten, wie etwa massive Eisschilde, Meeresströmungen und Regenwälder, die bei zu viel Erwärmung der Erde plötzliche und irreversible Veränderungen durchlaufen können. Wissenschaftler bezeichnen diese als „Kippelemente“. Sobald ein Kippelement einen spezifischen Temperaturschwellenwert überschreitet, kann es beginnen, sich aus eigener Kraft zu destabilisieren, angetrieben durch selbstverstärkende Rückkopplungsschleifen, die nur schwer zu stoppen sind. Wenn beispielsweise der Amazonas-Regenwald ausreichend austrocknet, könnte er sich in eine Savanne verwandeln, was enorme Mengen an Kohlenstoff freisetzt und die Niederschlagsmuster über Kontinente hinweg verändert. Ähnlich könnte das Schmelzen der grönländischen und der westantarktischen Eisschilde den Meeresspiegel um viele Meter ansteigen lassen, während eine Verlangsamung der atlantischen Meeresströmungen die Wetterlagen in Europa und der Südhalbkugel drastisch verändern könnte. Die Gefahr besteht darin, dass diese Veränderungen nicht nur einmalig auftreten; sie können eine Kettenreaktion auslösen, bei der der Zusammenbruch eines Systems ein anderes über seine Grenze treibt. Während die Welt bereits signifikant erwärmt wurde, was einige dieser Verschiebungen immer wahrscheinlicher macht, bleibt die Frage: Gibt es noch einen Weg, vor dem Abgrund zurückzuweichen, und wie viel Zeit bleibt uns zum Handeln?

Eine neue Studie von Forschern schweizerischer und deutscher Institutionen untersucht genau diese Möglichkeit. Sie entwickelten eine hoch entwickelte Computersimulation, um zu testen, ob die Welt die schlimmsten Folgen des Klimawandels vermeiden könnte, wenn sie so schnell wie die Physik es erlaubt zu sauberer Energie wechselt. Das Team kombinierte drei verschiedene Modelle, um ein vollständiges Bild zu erstellen: eines, das berechnet, wie schnell wir die Infrastruktur für erneuerbare Energien aufbauen könnten, eines, das diese Energieentscheidungen in globale Temperaturänderungen übersetzt, und eines, das vorhersagt, wie die Kippelemente des Klimas auf diese Temperaturen über Tausende von Jahren reagieren würden. Ihr Ziel war es nicht nur zu sehen, ob wir die Erwärmung stoppen können, sondern ob wir sie tatsächlich umkehren könnten, um die globalen Temperaturen wieder auf sicherere Werte zu senken, und um zu verstehen, wie sehr dies das Risiko, eine Klimakatastrophe auszulösen, senken würde.

Die Forscher konzentrierten sich auf ein Szenario, in dem die Menschheit einen sofortigen und aggressiven Übergang weg von fossilen Brennstoffen einleitet, mit dem Ziel, innerhalb weniger Jahre Netto-Null-Emissionen zu erreichen und dann aktiv Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen, um den Planeten abzukühlen. Sie testeten den Beginn dieses Übergangs zu verschiedenen Zeitpunkten, von 2020 bis hin zum Jahr 2100, um zu sehen, wie die Zeitplanung die Zukunft beeinflusst. In ihrem optimistischsten Szenario, in dem der Wechsel im Jahr 2025 beginnt und die Welt zu einem Erwärmungsniveau von nur 1,0 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau zurückkehrt, sind die Ergebnisse beeindruckend. Über das nächste Jahrhundert gesehen sinkt die durchschnittliche Wahrscheinlichkeit, mindestens eines der vier großen Kippelemente auszulösen, drastisch. Unter den derzeitigen politischen Maßnahmen, die eine Erwärmung von fast 3 Grad Celsius prognostizieren, liegt das Risiko, dass innerhalb der nächsten 100 Jahre mindestens ein Zusammenbruch eintritt, bei etwa 5,8 Prozent. Im Gegensatz dazu reduziert das schnelle Übergangsszenario dieses kurzfristige Risiko auf lediglich 0,1 Prozent.

Die Vorteile eines schnellen Handelns erstrecken sich weit über das nächste Jahrhundert hinaus. Die Studie untersuchte die langfristige Zukunft und simulierte das Klima über die nächsten 50.000 Jahre, um zu sehen, ob die Kippelemente schließlich kollabieren würden, selbst wenn der Planet abkühlt. Unter den derzeitigen politischen Maßnahmen legt die Simulation nahe, dass eine Wahrscheinlichkeit von 96,6 Prozent besteht, dass mindestens eines dieser kritischen Systeme irgendwann kippt. Wenn die Welt jedoch den schnellstmöglichen Energiewechsel bereits 2025 einführt, sinkt das langfristige Risiko auf 18,6 Prozent. Die signifikantesten Senkungen zeigen sich beim westantarktischen Eisschild und den atlantischen Strömungen. Für den westantarktischen Eisschild sinkt das Risiko eines endgültigen Kollapses von über 93 Prozent auf etwa 16 Prozent. Für die Atlantikströmungen fällt es von fast 85 Prozent auf 10 Prozent. Auch der Amazonas-Regenwald und der grönländische Eisschild verzeichnen eine drastische Reduktion der Risiken, bleiben jedoch in der Simulation etwas verwundbarer als die anderen.

Die Zeitplanung ist jedoch alles entscheidend. Die Studie zeigt, dass eine Verzögerung des Beginns dieses schnellen Übergangs einen massiven Unterschied macht. Wenn die Welt bis 2050 wartet, um den schnellen Übergang einzuleiten, steigt das kurzfristige Risiko eines Kippereignisses nur geringfügig an, aber die langfristigen Risiken beginnen spürbar zu steigen. Wenn sich die Verzögerung auf die zweite Hälfte des Jahrhunderts ausdehnt, verschlechtert sich die Situation rapide. Beispielsweise erhöht das Warten bis 2075, um den Übergang zu beginnen, das langfristige Risiko, mindestens ein Kippelement auszulösen, um etwa vier Prozentpunkte für jedes Jahrzehnt der Verzögerung. Dies liegt daran, dass der Planet bei einem späteren Start länger heiß bleibt und einige Kippelemente, wie der Amazonas und die Atlantikströmungen, relativ schnell auf hohe Temperaturen reagieren. Die Eisschilde reagieren langsamer, wessofern ihr Risiko weniger sensibel auf kurze Verzögerungen reagiert, aber das Gesamtsystem wird viel instabiler, je länger wir warten.

Selbst wenn ein Kippereignis nicht vollständig verhindert werden kann, kauft ein früher Übergang der Menschheit eine enorme Menge an Zeit. Die Forscher fanden heraus, dass ein schneller Übergang mit Beginn im Jahr 2025 den Kollaps des Amazonas-Regenwaldes im Vergleich zum Folgen der derzeitigen politischen Maßnahmen um fast 12.000 Jahre verzögern könnte. Die Atlantikströmungen würden um fast 13.000 Jahre verzögert. Diese zusätzliche Zeit ist entscheidend, da sie den Gesellschaften Jahrhunderte gibt, um sich an die neuen Bedingungen anzupassen, Resilienz aufzubauen und die Systeme potenziell zu stabilisieren, bevor sie den Punkt des keinen Wiederkehrs überschreiten. Die Studie legt nahe, dass selbst wenn ein Kippereignis schließlich eintritt, der Unterschied zwischen einem Auftreten im Jahr 2329 gegenüber einem Auftreten in 14.000 Jahren der Unterschied zwischen einer bewältigbaren Herausforderung und einer unmittelbaren Katastrophe ist.

Die Forschung hebt auch die Grenzen des Möglichen hervor. Um das langfristige Risiko des Kippens unter eine sehr niedrige Schwelle von 0,5 Prozent zu halten – vergleichbar mit den Sicherheitsstandards in der Luftfahrt oder Kernkraft –, müsste die Welt die Spitzenerwärmung auf 2,0 Grad Celsius begrenzen und den Planeten dann langfristig auf 0,8 Grad Celsius oder weniger abkühlen. Die bloße Rückkehr zu 1,5 Grad Celsius, ein Ziel, das in der internationalen Politik oft diskutiert wird, würde immer noch ein signifikantes langfristiges Risiko des Kippens hinterlassen. Das Erreichen des 0,8-Grad-Ziels würde massive Mengen an Technologien zur Kohlenstoffentnahme erfordern, wie etwa die direkte Luftabscheidung (Direct Air Capture), welche sehr energieintensiv und teuer ist. Die Studie stellt fest, dass, falls der Übergang auch nur um wenige Jahre verzögert wird, die erforderlichen Energie- und Finanzressourcen, um den Planeten zu solch niedrigen Temperaturen zurückzuführen, drastisch ansteigen würden, was potenziell die Kapazität aktueller Technologien und Infrastrukturen übersteigen könnte.

Letztlich präsentiert das Papier einen klaren, wenn auch anspruchsvollen Weg nach vorn. Es legt nahe, dass auch wenn sich das Zeitfenster, um alle Klimarisiken zu vermeiden, verengt hat, es noch nicht geschlossen ist. Indem die Welt so schnell wie physisch möglich zu sauberer Energie übergeht und aggressiv Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernt, kann die Menschheit die Wahrscheinlichkeit, ein irreversibles Klimakippen auszulösen, drastisch reduzieren. Die Studie verspricht nicht, dass diese Kipppunkte für immer vermieden werden können, aber sie zeigt auf, dass sofortiges Handeln die Chancen auf eine Katastrophe von nahezu Gewissheit auf ein bewältigbares Maß senken kann und der Welt tausende von Jahren Zeit zur Anpassung kauft. Die Wahl liegt laut den Forschern darin, ob die Zukunft so aussieht, dass das Klimasystem innerhalb weniger Jahrhunderte kollabiert, oder dass es über Jahrtausende stabil bleibt – und der Unterschied liegt allein darin, wie schnell die Welt heute handeln kann.