Seit mehr als 20 Jahren beschäftige ich mich mit klimatischen Kipppunkten und befürchte zunehmend, dass wir Wissenschaftler den für die Gesellschaft gefährlichsten Aspekt dieser Phänomene übersehen. Der potenzielle Zusammenbruch vieler Systeme auf der Erde – von den Eisschilden bis hin zur Ozeanzirkulation – wird den sich erwärmenden Planeten tiefgreifend und unwiderruflich verändern. Doch die größten Risiken liegen möglicherweise gar nicht am Endpunkt der Entwicklung.

Viel wichtiger ist, was während des Kippvorgangs geschieht, und wir müssen das dringend besser verstehen. Die aktuellen Analysen klammern diesen Aspekt aus, da seine zeitlichen und räumlichen Dimensionen in einer Wissenschaftsnische zwischen Klima und Wetter liegen. Kipppunktanalysen konzentrieren sich auf enorme, oft globale Klimaveränderungen über Jahrzehnte hinweg. Wetterereignisse hingegen sind kurzfristig und lokal begrenzt. Da beides jedoch miteinander zusammenhängt, wird der Übergang von einem Klimazustand in einen anderen nicht fließend, sondern äußerst volatil verlaufen.

Klimakipppunkte werden sich daher eher als eine Phase zunehmend dramatischer Wetterschwankungen äußern und weniger als eine abrupte Verschiebung der Durchschnittsbedingungen. Unsere Gesellschaften sind darauf nicht vorbereitet, da Risikobewertungen solche Wetterinstabilitäten im Zusammenhang mit Kipppunkten bisher nicht berücksichtigen.

Das Problem drängt. Diverse Teilsysteme der Erde, darunter die Ozeane, die polaren Regionen sowie die Biosphäre, scheinen sich bereits zu destabilisieren. Der Planet steuert klimatisch auf einen freien Fall zu.

Das Klima destabilisiert sich

Per definitionem sind Kipppunkte erreicht, wenn sich eine Reihe miteinander verknüpfter Veränderungen gegenseitig verstärken, bis das gesamte System instabil wird und unkontrollierbar in einen anderen Zustand übergeht. Zum Beispiel verringert der Verlust von Meereis an den Polen die Menge des ins All reflektierten Sonnenlichts, wodurch sich die Erdoberfläche weiter erwärmt, was wiederum den Eisrückgang beschleunigt. Solche Teufelskreise führen zu Kipppunkten, ab denen das Klima nicht mehr zu seinen früheren Mustern zurückkehren kann.

Vor Erreichen dieser Punkte wird das Klimasystem immer instabiler und unterliegt erheblichen Schwankungen. So eine zunehmende Variabilität gilt als typisches Merkmal »nicht linearer dynamischer Systeme«, die sich einer kritischen Schwelle nähern.

Die Erde wird klimatisch unberechenbar

Die Erde wird klimatisch unberechenbar. Schmelzwasserströme, Ozeanzirkulation und die Ausdehnung des Meereises werden sich stark verändern, was zu häufigeren und intensiveren Extremen bei Temperaturen, Niederschlägen und Stürmen führt. Die Folgen sind nicht nur mehr Hitzewellen und Dürren, sondern auch Kälteperioden und Überschwemmungen.

Das Ausmaß mag zunächst nicht offensichtlich sein; Eisschilde und Meeresströmungen sind so groß, dass sie relativ langsam und verzögert auf die Erwärmung reagieren. Sobald eine kritische Temperaturschwelle für Instabilität erreicht ist, dauert es eine Weile, bis solche Systeme zusammenbrechen, doch der Zusammenbruch ist unvermeidlich (siehe »Kippen ins Chaos«).

Die Eisschilde in der Westantarktis und in Grönland haben diese Temperatur schon überschritten, beim arktischen Meereis wird das in wenigen Jahren passieren. Was mit der atlantischen Umwälzströmung geschieht, wissen wir schlichtweg noch nicht, aber es sieht nicht gut aus.

Moderne Volkswirtschaften sind auf relativ stabile klimatische Bedingungen angewiesen. Landwirtschaft, Infrastrukturplanung, Versicherungen und Finanzrisikomanagement stützen sich nicht nur auf erwartbare Durchschnittsbedingungen, sondern auch auf die Vorhersehbarkeit der Schwankungen.

Landwirte müssen Ernteausfälle einkalkulieren; Architekten und Stadtplaner müssen extreme Temperaturen, Wind und Niederschläge berücksichtigen; und Finanziers und Versicherer müssen die Kosten sowie das Ausmaß von Schäden einbeziehen. Doch sobald sich diese Faktoren nicht mehr vorhersagen lassen, haben wir ein ernstes Problem – das Leben unversicherbar wird und die Welt unsicher.

Viele Gemeinden spüren schon die Auswirkungen häufigerer Wetterextreme. Und solche Ereignisse könnten sich rasch zuspitzen, sobald Klimateilsysteme ins Wanken geraten. Nähert sich etwa die grönländische Eiskappe ihrem Kipppunkt, variiert das Schmelzen an ihrer Oberfläche immer mehr. Durch ein zunehmend unbeständiges lokales Wetter werden die Mengen an Schmelzwasser, die in den Nordatlantik fließen, noch stärker schwanken. Das wiederum wird die Variabilität in der ozeanischen Umwälzung steigern. All dies wird zu größeren Schwankungen der Meeresoberflächentemperatur im Atlantik führen, was sich auf die Stabilität des Jetstreams und damit auf die Wetterverhältnisse in Europa, Nordamerika und Asien auswirken wird.

Klima im Umbruch – was macht das mit dem Wetter?

Trotz des Ausmaßes dieser Bedrohung gibt es weder in der Klimaphysik noch in der Wirtschaftswissenschaft einen einheitlichen Rahmen, um Systeme während Kippübergängen zu analysieren. Die Forschung hat sich darauf konzentriert, Kipppunkte einzelner Teilsysteme – beispielsweise die atlantische Umwälzströmung, den Amazonas-Regenwald oder die westantarktische Eisdecke – zu identifizieren und deren langfristige Folgen wie etwa den Anstieg des Meeresspiegels abzuschätzen. Wie sich die Systeme nach dem Kipppunkt verhalten und wie dieses Geschehen mit dem Wetter zusammenwirkt, blieb bislang weitgehend unerforscht.

Das spiegelt eine fundamentale Vorstellung wider: Der Klimawandel wird im Allgemeinen als Reaktion eines stabilen Systems auf äußere Kräfte behandelt. Diese Annahme gilt zwar für die globale Mitteltemperatur, da Rückkopplungen zwischen einfallender Sonnenstrahlung und ausgehender Wärmestrahlung die Energieflüsse der Erde stabilisieren. Bei Teilsystemen, die einer Kippdynamik unterliegen, versagt der Ansatz allerdings.

Wird ein System lediglich aus dem Gleichgewicht gebracht, verändert es sich zwar – was gefährlich sein mag –, stabilisiert sich aber wieder, wenn man aufhört, es zu stören. Als Analogie: Wenn man eine Seite eines Geschirrschranks mit einem Wagenheber anhebt, neigt sich der Schrank, kommt jedoch zur Ruhe, sobald man den Vorgang stoppt. Klimamodellierer gehen von einer solchen Stabilität aus, wenn sie Simulationen auswählen, die mit dem vorindustriellen Klima übereinstimmen.

Wird das Klimasystem aber über einen Kipppunkt hinausgetrieben, stabilisiert es sich nicht. Seine Teile werden wie herabfallendes Porzellangeschirr umhertaumeln, selbst wenn der »Schrank« noch nicht umgekippt ist. Für das Klima wird dieser Zusammenbruch Jahrzehnte dauern. Und was währenddessen geschieht, lässt sich nur schwer vorhersagen. Wir wissen schon lange, dass der Klimawandel Wetterextreme stark intensiviert. Doch das Wetter wird in einem ins Taumeln geratenen, instabilen Klima noch viel stärker schwanken als in einem sich »nur« erwärmenden, aber stabilen.

Wir brauchen die Wissenschaft vom freien Fall

Klimaforscher müssen ihre Perspektive ändern. Um kommende Klimaauswirkungen zu bewerten, müssen sie das Wetter in einem ins Wanken geratenen Klima untersuchen. Wissenschaft und Politik müssen erkennen, wie zerstörerisch sich Wettervariabilität auf Wirtschaft und Gesellschaft auswirkt. Anstatt das zukünftige Klima als eine Abfolge von Quasi-Gleichgewichten zu analysieren – als ein sich einpendelndes System, sobald die Menschen keine Kohlenstoffemissionen mehr verursachen –, müssen Forschende es als instabiles System betrachten, das sich neu ordnet, während wir versuchen, kohlenstoffbasierte Energie schrittweise auszuschleichen.

Wissenschaft und Politik müssen erkennen, wie zerstörerisch sich Wettervariabilität auf Wirtschaft und Gesellschaft auswirkt

Das bedeutet, die Variabilität unter Berücksichtigung zeitabhängiger Randbedingungen zu verstehen. Und es bedeutet, Prioritäten bei der Auswahl der zu untersuchenden Teilsysteme zu setzen – je nachdem, wie stark deren Kippwirkung das Leben auf der Erde beeinflusst. So werden Bewohner der Nordhalbkugel von Kipppunkten in der Arktis und im Atlantik sowie von deren Einfluss auf den Jetstream betroffen sein. Zwei Milliarden Menschen in den Tropen werden wiederum die Auswirkungen der veränderten Dynamik der Monsune zu spüren bekommen.

Wirtschaftliche Bewertungen des Klimawandels müssen sich zudem auf Veränderungen der täglichen Wetterdaten wie Temperatur oder Niederschlag konzentrieren, nicht nur auf die Jahresmittelwerte. Wissenschaft und Politik wissen, dass die steigenden Kosten des Klimawandels die Kosten für dessen Eindämmung bei Weitem übersteigen werden. Doch angesichts der den Instabilitäten innewohnenden Nichtlinearität werden die tatsächlichen Schäden diese Schätzungen noch übertreffen. Wie sich die durch Kipppunkte bedingte Volatilität entfalten wird, muss in den kommenden Jahren in wichtige Entscheidungen über den Bau von Infrastruktur, die Zuweisung von Kapital, die Festlegung von Versicherungsprämien sowie in die Gestaltung der Politik einfließen.

Das Klima verändert sich nicht nur – es wird auch weniger vorhersehbar und instabiler. Das mag für Ökonomen schwierig sein. Es mag für Physiker schwierig sein. Doch diese Prozesse müssen verstanden werden, denn sie werden das nächste Jahrhundert prägen.