Klimakipppunkte markieren kritische Momente im Klimasystem der Erde, in denen kleine Veränderungen zu großen, irreversiblen Veränderungen führen können. Satellitenbeobachtungen spielen eine unschätzbare Rolle bei der Verfolgung und dem Verständnis dieser kritischen Klimaveränderungen. Während sich der Planet erwärmt, kommt es in vielen Teilen des Erdsystems zu weitreichenden Veränderungen. Die Eisschilde schrumpfen, der Meeresspiegel steigt und Korallenriffe sterben.

Während weiterhin Klimarekorde gebrochen werden, könnten die kumulativen Auswirkungen dieser Veränderungen auch zu dramatischen Veränderungen in grundlegenden Teilen des Erdsystems führen. Bei diesen „Kipppunkten“ des Klimawandels handelt es sich um kritische kritische Punkte, deren Überschreitung zu irreversiblen Folgen führen wird.

Was sind Klima-Kipppunkte?

Nach Angaben des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimaänderungen (IPCC) ist ein Kipppunkt „eine kritische Schwelle in einem System, die, sobald sie überschritten wird, zu einer erheblichen, oft irreversiblen Änderung des Systemzustands führt.“

Im Wesentlichen handelt es sich bei Klimakipppunkten um Elemente des Erdsystems, bei denen kleine Veränderungen verstärkende Zyklen auslösen können, die das System von einem stabilen Zustand in einen völlig anderen Zustand „stürzen“ lassen.

Beispielsweise erhöht die Verbrennung fossiler Brennstoffe die globalen Temperaturen und führt zur Umwandlung tropischer Regenwälder in Trockenrasen. Diese Veränderung wird durch sich selbst aufrechterhaltende Rückkopplungsschleifen vorangetrieben, selbst wenn die Faktoren, die das System zur Veränderung antreiben, aufhören. Auch wenn die Temperatur wieder unter den kritischen Wert sinkt, kann es sein, dass das System (in diesem Fall der Wald) „gekippt“ bleibt.

Dieser Übergang von einem Zustand in einen anderen kann Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte dauern, bis ein neuer, stabiler Staat gefunden wird. Wenn jedoch jetzt oder innerhalb des nächsten Jahrzehnts ein Wendepunkt überschritten wird, werden seine vollen Auswirkungen möglicherweise erst nach Hunderten oder Tausenden von Jahren spürbar.

Darüber hinaus könnte das Überschreiten eines Kipppunkts weitere Kipppunkte auslösen – eine Kettenreaktion von Dominoeffekten auslösen und möglicherweise dazu führen, dass einige Orte für die Erhaltung menschlicher und natürlicher Systeme ungeeignet werden.

Zum Beispiel: Die Arktis erwärmt sich fast viermal schneller als der Rest der Welt und beschleunigt das Abschmelzen des grönländischen Eisschildes (sowie das Abschmelzen des arktischen Meereises).

Dies wiederum verlangsamt die Wärmezirkulation des Ozeans, die Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), was wiederum Auswirkungen auf das Monsunsystem Südamerikas hat. Monsunveränderungen können dazu führen, dass es häufiger zu Dürren im Amazonas-Regenwald kommt, wodurch sich dessen Kohlenstoffspeicherkapazität verringert und die Klimaerwärmung verschlimmert.

Solche „kritischen Kaskaden“ von Auswirkungen über mehrere Klimakipppunkte hinweg werden wahrscheinlich schwerwiegender und weitreichender sein.

Elemente des Klima-Kipppunkts

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurde erstmals eine Reihe von Klimakipppunkten identifiziert und vermutet, dass sie eintreten, wenn die globalen Temperaturen um 4 °C steigen. Seitdem hat die Wissenschaft enorme Fortschritte gemacht und zahlreiche Studien zum Kippverhalten und den Wechselwirkungen zwischen kritischen Elementsystemen durchgeführt.

Diese Elemente lassen sich grob in drei Kategorien einteilen – Kryosphäre, Ozeanatmosphäre und Biosphäre – und reichen vom Abschmelzen des grönländischen Eisschildes bis zum Absterben von Korallenriffen.

Laut dem jüngsten Global Tipping Point Report besteht bei fünf kritischen Systemen bereits die Gefahr, dass sie bei der derzeitigen globalen Erwärmung ihre Kipppunkte überschreiten: die Eisschilde Grönlands und der Westantarktis, Permafrost, abgestorbene Korallenriffe sowie das Labradormeer und die subpolaren Wirbel.

Klimakipppunkte sind spezifische kritische Punkte in den komplexen Systemen der Erde (wie der Atmosphäre, den Ozeanen und den Ökosystemen), an denen Veränderungen im Erdklima irreversible Verschiebungen der Systemzustände auslösen. Diese Kipppunkte markieren Bereiche, in denen ein Übergang von einem stabilen Klimazustand in einen anderen stattgefunden hat, was oft zu Folgeeffekten führt, die sich auf Ökosysteme, Wettermuster und die globale Klimadynamik auswirken. Bildquelle: ESA

Was können Satelliten über Klima-Kipppunkte verraten?

Unser Planet hat sich seit der industriellen Revolution bereits um etwa 1,2 °C erwärmt, und die aktuellen Verpflichtungen im Rahmen des Pariser Abkommens beziffern unseren Temperaturanstieg in diesem Jahrhundert auf 2,5 bis 2,9 °C. Jüngste Untersuchungen haben ergeben, dass mehrere dieser Kipppunkte wahrscheinlich überschritten werden, selbst wenn die globale Erwärmung 1,5 °C übersteigt.

Erdbeobachtungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung und dem Verständnis von Klimakipppunkten, indem sie ein umfassendes Verständnis des Erdsystems ermöglichen. Satelliten, die die Erde umkreisen, ermöglichen es Wissenschaftlern, Veränderungen der polaren Eisschilde und ihrer Gletscher und Eisschelfs, Abholzungsraten, Meerestemperaturen und andere Schlüsselindikatoren zu verfolgen.

Beispielsweise können Satelliten wie CryoSat und Copernicus Sentinel-1 der ESA Änderungen des Eisvolumens und des Eisflusses messen. Satelliten, die Schwerkraftinformationen liefern, können berechnen, wie viel Eis aus den Polarregionen verloren geht, und dabei helfen, potenzielle Kipppunkte für die Stabilität von Eisschilden zu identifizieren und zu ermitteln, wie schnell sie auf den Klimawandel reagieren können.

Das Pariser Abkommen zielt darauf ab, die globalen Temperaturen im Vergleich zur vorindustriellen Zeit unter 2 °C und idealerweise unter 1,5 °C zu halten und die Anfälligkeit für den Klimawandel zu verringern. Um diese Ziele zu erreichen, ermöglichen Satellitenbeobachtungen den Ländern zunehmend Fortschritte bei der Eindämmung und Anpassung an den Klimawandel. Quelle: ESA

Optische Satelliten wie Copernicus Sentinel-2 helfen dabei, Veränderungen der Landbedeckung oder Vegetation zu überwachen, etwa die Ausbreitung oder den Rückgang wichtiger Ökosysteme wie des Amazonas-Regenwaldes.

Der ESA-Satellit „Soil Moisture and Ocean Salinity“ (SMOS) und die bevorstehende Fluoreszenz-Explorer-Mission (FLEX) helfen bei der Überwachung der Bodenfeuchtigkeit und der Vegetationsgesundheit. Diese Missionen tragen dazu bei, Veränderungen in terrestrischen Ökosystemen und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Klimaauswirkungen zu verstehen.

Im Hinblick auf Ozeanzirkulationsmodelle helfen Satelliten wie Sentinel-3 und SMOS bei der Überwachung der Meeresoberflächentemperatur, der Meeresströmungen, der Meeresfarbe und des Salzgehalts der Meeresoberfläche und gewinnen so ein tieferes Verständnis der Stärke und Dynamik der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation.

Durch die Erfassung einer Vielzahl von Daten liefern Satelliten wichtige Informationen zur Früherkennung von Umweltveränderungen, verbessern unser Verständnis dieser komplexen Phänomene und helfen bei der Entwicklung wirksamer Klimaschutz- und Anpassungsstrategien.

Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily