Nr. 32/2021 vom 12.08.2021

Es droht eine Kettenreaktion

Längst herrscht Klimanotstand, und die Lage spitzt sich weiter zu, wie neuste Forschungsergebnisse zeigen. Beginnen sich die Folgen der Klimaerhitzung bereits gegenseitig zu verstärken?

Von Wolfgang Pomrehn

Die Fliessgeschwindigkeit der Gletscher rund um den Südpol nimmt zu, grosse Stücke brechen ab. Die vom Pine-Island-Gletscher in der Westantarktis gekalbte Eisscholle oben rechts im Bild ist etwa so gross wie der Bielersee. Foto: ESA, Keystone

Schlechte Nachricht von den Polen: Lange galt das dort lagernde und schwimmende Eis als ewig. Seit Millionen von Jahren liegen dicke Eispanzer auf Grönland und dem antarktischen Kontinent. Seit Menschengedenken war das arktische Meer für die Schifffahrt unzugänglich. Zahlreiche Expeditionen sind an der Erkundung eines Seewegs zwischen Atlantik und Pazifik entlang der Küsten Nordamerikas oder Eurasiens gescheitert. Noch in den Jahren 1918 bis 1920 musste eine Expedition des Polarforschers Roald Amundsen zweimal überwintern, um die sogenannte Nord-Ost-Passage entlang der sibirischen Küste zu durchfahren. Neunzig Jahre später hätte der Norweger sie mit etwas Glück ohne Zwischenstopp meistern können. Anfang September 2005 hat sich der Seeweg zum ersten Mal für einige Wochen vollständig geöffnet, und im letzten Jahrzehnt verging kein Jahr, in dem sich das Eis nicht für einige Zeit ganz von der Küste zurückgezogen hätte. In diesem Jahr könnte es schon bei Erscheinen dieser WOZ so weit sein.

Ähnlich dramatisch, aber weniger offenkundig sind die Veränderungen am anderen Ende der Welt. Von der antarktischen Halbinsel gegenüber von Feuerland werden neue Temperaturrekorde gemeldet, und gleichzeitig sind dort in den letzten beiden Jahrzehnten mehrere grosse Schelfeisfelder abgebrochen und aufs Meer hinausgetrieben. Schelfeis ist meist mehrere Hundert Meter dick und wird von einem dahinter liegenden Gletscher aufs Meer hinausgeschoben. Bricht es ab, rutscht der Gletscher umso schneller nach. Gleichzeitig deutet weiter südlich manches darauf hin, dass der Westantarktische Eisschild, der sich südlich von Amerika zwischen Atlantik und Pazifik erstreckt, instabil geworden sein könnte und nicht mehr zu retten ist.

Noch vor 25 Jahren war das alles kaum denkbar. Die Uno-Klimarahmenkonvention war da bereits unterzeichnet, und längst war bekannt, dass der Mensch das Klima verändert. Trotzdem hielt die grosse Mehrheit der KlimawissenschaftlerInnen die antarktischen Eisschilde für ziemlich sicher und wähnte auch das Meereis auf dem arktischen Ozean allenfalls in ferner Zukunft gefährdet.

Eingeschlossen im Packeis

Die Küste Sibiriens ist immer öfter eisfrei (Stand 8. 8. 2021) Quele: seaice.uni-bremen.de; Karte: WOZ

Diese Gewissheiten sind inzwischen dahin. «Ist das ganzjährige Eis auf dem arktischen Ozean noch zu retten? Wenn man 2020 das marode Eis am Nordpol gesehen hat, mögen einen da Zweifel überkommen.» So zog am 15. Juni in Berlin der deutsche Klimawissenschaftler Markus Rex eine erste Bilanz. Rex hatte ab September 2019 die Mosaic-Expedition (Multidisziplinäres Driftobservatorium zur Untersuchung des Arktisklimas) mit dem deutschen Forschungsschiff Polarstern durch die Arktis geleitet. Ein ganzes Jahr lang waren ForscherInnen aus zwanzig Ländern, darunter auch der Schweiz, im Rahmen der bisher wohl grössten internationalen Expedition durch das Eis gefahren und hatten auf Eisschollen kleine Messstationen errichtet, um Atmosphäre, Eis, Wasser und Ökosysteme zu untersuchen.

In dieser Zeit war die Lufttemperatur fast durchgängig rund zehn Grad wärmer, als sie noch während der legendären Expedition der «Fram» gemessen worden war, so Rex. Die «Fram» war 1893 unter der Leitung des norwegischen Polarforschers Fridtjof Nansen entlang der westsibirischen Küste bis in die Laptewsee gefahren und war von dort, im Packeis eingeschlossen, drei Jahre lang nördlich von Franz-Josef-Land zurück nach Spitzbergen gedriftet.

Auch die «Polarstern» hat sich auf der sibirischen Seite vom Eis einschliessen lassen und ist mit diesem über den Nordpol gedriftet, den Nansen seinerzeit deutlich verfehlte. Die «Polarstern» brauchte allerdings keine drei Jahre, sondern nur wenige Monate, um auf der anderen, der nordatlantischen Seite, in der Nähe Grönlands anzukommen. Ursache dafür sei eine aussergewöhnliche atmosphärische Zirkulation gewesen, sagt Rex, der am Alfred-Wegener-Institut in Potsdam forscht und lehrt. Der Polarjet, eine mächtige Luftströmung, die in rund zehn Kilometern Höhe von West nach Ost weht, sei so stark wie nie zuvor gewesen seit Beginn der Beobachtungen im Jahr 1950.

Entsprechend hat es auch auf Meereshöhe besonders starke Winde gegeben, die die von Nansen entdeckte sogenannte Transpolardrift des Eises antrieben. Eine Erkenntnis aus der Expedition ist, dass sich dieser Eisfluss, mit dem die Schollen von der sibirischen Küste über die Region um den Pol in Richtung der Framstrasse zwischen Grönland und Spitzbergen und in den Nordatlantik hinaus treiben, verstärkt. Eine Mitte Juni veröffentlichte Untersuchung im Fachblatt «The Cryosphere» weist darauf hin, dass die Mosaic-Messungen frühere Beobachtungen bestätigen. Demnach nimmt die Transpolardrift zu und die durchschnittliche Dicke der Schollen, die in der Framstrasse anlangen, ab. Seit 2001 sei das Eis dort um zwanzig Prozent dünner geworden. Als Ursache wird das Aufquellen wärmeren Wassers im Ursprungsgebiet der Eisschollen angesehen.

Das wiederum hängt damit zusammen, dass Atlantikwasser inzwischen deutlich weiter entlang der russischen Küste in den arktischen Ozean vordringt und diesen wärmer und zugleich salziger macht. Beide Prozesse erschweren die Eisbildung. Hinzu kommt, dass das dünnere Eis im Sommer anfälliger dafür ist, vollständig aufzutauen oder durch die starken Winde zusammengeschoben zu werden. Dadurch wird mehr und mehr Wasseroberfläche der im Sommer rund um die Uhr scheinenden Sonne ausgesetzt und somit erwärmt. Ein Rückkopplungssystem, das irgendwann einen Schwellenwert erreicht, ab dem sich die einzelnen Prozesse immer weiter gegenseitig verstärken, bis sich das System weit von seinem alten Gleichgewichtspunkt entfernt hat und zum Beispiel der arktische Ozean im Sommer gänzlich eisfrei wird.

Die «Methanbombe» entschärfen

In nichtlinearen Systemen wie dem Erdsystem mit seinen zahlreichen Komponenten und Wechselwirkungen gibt es zahlreiche solcher Kipppunkte oder Tipping-Points, wie sie in der Wissenschaft auch genannt werden. Viele hängen zusammen, und wie bei aufgereihten Dominosteinen kann einer den nächsten anstossen. Mosaic-Chef Rex ist überzeugt, dass es in der Arktis bald so weit ist. «Das Auslösen des Kipppunktes, der zum Verschwinden des Eises im Sommer führen wird, steht unmittelbar bevor. Und dieser ist nur einer der ersten, die beim Fortschreiten der Entwicklung überschritten werden», sagte Rex im Juni in seiner Bilanz zur Expedition der «Polarstern».

Bereits bei einer globalen Erwärmung um 1,5 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau – erreicht sind heute 1,1 bis 1,2 Grad Celsius – steige das Risiko, weitere Kipppunkte anzustossen. Das Eis auf Grönland und in der Westantarktis könnte instabil werden. «Von vielen dieser Kipppunkte wissen wir nicht, wo genau sie liegen. Wir wissen aber, dass es jenseits der 1,5 Grad Celsius ein Minenfeld von Kipppunkten gibt, ohne zu wissen, wo die einzelnen Minen liegen.»

Eine der ersten Tretminen betreffe das arktische Meereis, und er sei sich keineswegs sicher, sagt Rex, ob die Menschheit nicht bereits draufgetreten sei und die Mosaic-Expedition den Beginn der Explosion gesehen habe. Weil die Kipppunkte miteinander verbunden seien, drohe bei zu grosser Erwärmung eine unkontrollierte Kaskade, in der immer weitere dieser Schwellenwerte überschritten würden. «Im Ergebnis kann dadurch das Klima der Erde in einen Heisszeit-Zustand abgleiten, der weit weg von allem liegen wird, was der moderne Mensch jemals gesehen hat», so Rex.

Für einen nüchternen Klimawissenschaftler ist das ein ziemlich alarmierender Ton, angeschlagen wohlgemerkt noch vor den starken Regenfällen im Juli und den dramatischen Hochwassern, bei denen in Deutschland über 180 Menschen und in Belgien noch einmal vermutlich über 40 starben. Aber Rex befindet sich mit seiner Warnung in der Gesellschaft von vielen Tausend seiner KollegInnen.

Inzwischen haben knapp 14 000 KlimaforscherInnen aus aller Welt einen Appell unterschrieben, in dem von einem Klimanotstand gesprochen wird. Im Fachblatt «BioScience» erschien Ende Juli ein Beitrag, der auf die dramatische Zunahme von Naturkatastrophen seit der Formulierung des Appells 2019 hinweist. Ausserdem würden sich viele Parameter weiter verschlechtern: Die Konzentration der Treibhausgase Methan, CO2 und Stickstoffdioxid in der Atmosphäre steigt rasch an, Grönland und die Antarktis verlieren mehr Eis, die Entwaldungsraten im Amazonasbecken nehmen wieder zu. Die AutorInnen sehen «einen wachsenden Berg an Belegen, dass wir uns Kipppunkten nähern – wenn wir sie nicht schon überschritten haben –, die mit kritischen Teilen des Erdsystems im Zusammenhang stehen wie etwa den Eisschilden der Westantarktis und Grönlands, den Warmwasser-Korallenriffen oder dem Amazonasregenwald».

Was Letzteren angeht, so erschien Mitte Juli in «Nature», einem der weltweit angesehensten Fachmagazine der Naturwissenschaften, eine Studie über die Funktion des Regenwalds für den CO2-Haushalt der Atmosphäre. Ein internationales Team aus WissenschaftlerInnen, die vor allem an verschiedenen Universitäten Brasiliens, aber auch in den USA, den Niederlanden und Grossbritannien arbeiten, kommt darin aufgrund von über mehrere Jahre durchgeführten CO2-Messungen und -bilanzierungen über verschiedenen Punkten des Waldes zum Schluss: Der Amazonasregenwald ist wegen der voranschreitenden Abholzung inzwischen von einer wichtigen Senke zu einer Quelle des Treibhausgases geworden.

Die Menschheit verlasse gerade den «Wohlfühlbereich», sagte entsprechend Ende Juli in einer Diskussionsrunde des Deutschen Klima-Konsortiums der Meteorologe und langjährige Klimaforscher Mojib Latif vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung (Geomar) in Kiel. «Ab jetzt wird es gefährlich», so Latif, der auch von einer «Methanbombe» sprach, die aber noch entschärft werden könne. Gemeint sind damit zum einen die gewaltigen Mengen Methan, die im gefrorenen Boden der ausgedehnten, flachen Schelfmeere vor den Küsten Sibiriens schlummern, und zum anderen die ähnlich grossen Mengen organischen Kohlenstoffs in gefrorenen Tierkadavern und abgestorbenen Pflanzen im Permafrost der arktischen Böden. Für den Augenblick spielen die Emissionen aus diesen langsam auftauenden Böden laut Latif keine Rolle. Doch mit fortschreitender Erwärmung könnte sich das ändern. Da gehe es eher um langfristige Prozesse, die noch besser erforscht werden müssten.

Mäandernder Polarjet

Langfristig sind auch die Folgen der Vorgänge auf Grönland und in der Westantarktis: Das Tauen der dortigen Eisschilde lässt den Meeresspiegel ansteigen. Das Eis auf dem Ozean hingegen befindet sich im Schwimmgleichgewicht und verdrängt die gleiche Menge Wasser, die in ihm gefroren ist. Dennoch wird sein Verschwinden alles andere als folgenlos sein. Vielmehr ist schon kurzfristig mit massiven Auswirkungen auf die Wettersysteme der Nordhalbkugel zu rechnen.

Zum Beispiel verändert sich der eingangs erwähnte Polarjet aufgrund des verminderten Temperaturgegensatzes zwischen Nord und Süd. Schon heute wird beobachtet, dass er – ganz wie die Strömungstheorie erwarten lässt – deutlich weiter ausholend zwischen Nord und Süd mäandert und diese Mäander sich langsamer bewegen. Mitunter verharren sie regelrecht auf der Stelle und sind, da sie die Hoch- und Tiefdruckgebiete steuern, damit für ausgedehnte Hitzewellen oder auch für lang anhaltende Regenfälle wie im Juli in der Schweiz verantwortlich.

Derweil wird sowohl in Grönland als auch in der Westantarktis ein zunehmender Eisverlust registriert. Insbesondere im letzteren Fall liegen grössere Teile des Eises auf einem Felsboden unterhalb des Meeresspiegels auf, der zum Inland abfällt. Das macht es sehr anfällig für wärmeres Wasser, das unter dem Schelfeis an der Grundlinie nagt und sich immer weiter ins Inland vorarbeitet. Einige Klimaforscher wie Anders Levermann vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung gehen davon aus, dass hier bereits ein weiterer Kipppunkt überschritten wurde und der vollständige Verlust des Westantarktischen Eisschildes kaum noch aufzuhalten ist. Der Prozess würde sich über Jahrhunderte hinziehen und den mittleren Meeresspiegel schliesslich um rund sieben Meter steigen lassen. Hinzu käme allerdings noch der Beitrag des grönländischen Eises und der Anstieg aufgrund der thermischen Ausdehnung des Wassers in den Ozeanen, das sich mit der Luft erwärmt, wenn auch sehr viel langsamer.

Schon jetzt ist zu beobachten, dass die Pegel von Jahrzehnt zu Jahrzehnt schneller steigen. Der am Montag veröffentlichte IPCC-Bericht geht davon aus, dass sich in einem Szenario mit sehr niedrigen Emissionen der globale Meeresspiegel bis zum Ende des Jahrhunderts trotzdem noch um 28 bis 55 Zentimeter erhöhen wird. Ohne wirksamen Klimaschutz würden es eher 63 bis 101 Zentimeter. Aufgrund der grossen Unsicherheiten in der Beurteilung der Eisschilde könne allerdings auch nicht ausgeschlossen werden, dass es in einem Szenario mit sehr hohen Treibhausgasemissionen bis 2100 auch zwei und bis 2150 sogar fünf Meter würden.

6. IPCC-Bericht

Der Mensch als Haupttriebfeder

Der erste Teil des 6. Sachstandsberichts des Weltklimarats, des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), ist am 9. August veröffentlicht worden: Er bündelt den wissenschaftlichen Forschungsstand zum globalen Klimawandel und liefert noch präzisere Analysen und Prognosen zur menschengemachten Erderwärmung, als wir sie bisher schon kannten. Über 14 000 Studien, die seit dem 5. IPCC-Report vor acht Jahren publiziert wurden, sind von 234 AutorInnen und über 500 weiteren wissenschaftlichen ExpertInnen evaluiert worden – unter Berücksichtigung von rund 78 000 Kommentaren von ExpertInnen aus Forschung und Regierungsinstituten. Mit dem Report hat das IPCC am Montag auch Entwürfe, Kommentare und Antworten online veröffentlicht. Datensets sollen folgen und die dazugehörigen Verschlüsselungen offengelegt werden.

An einer – pandemiebedingt virtuell durchgeführten – zweiwöchigen Konferenz mit über 700 Delegierten aus den 195 Mitgliedstaaten des IPCC ist an den Formulierungen des Berichts gefeilt worden. Extrempositionen aus der Forschung haben aufgrund dieses Prozesses einen ebenso schweren Stand wie Versuche politischer Einflussnahme. Der Bericht spiegelt einen breit abgestützten Konsens rund um die Ursachen, Zusammenhänge und Folgen des Klimawandels wider. Und das letzte Wort haben in jedem Fall die WissenschaftlerInnen.

Seit dem 5. IPCC-Report hat die Klimaforschung grosse technische Fortschritte gemacht. Modellierungen und Simulationen können heute viel präzisere Analysen und Voraussagen machen. Resultate, respektive Projektionen mit dem Label «high confidence», sind entsprechend zuverlässig und sicher. Eine der grossen Neuerungen ist der interaktive Atlas, der massgeschneiderte Simulationen mit unterschiedlichen Parametern ermöglicht – für spezifische Regionen und über verschiedene Zeithorizonte hinweg. Selbst die Rohdaten, auf denen er beruht, sind einsehbar. Einen speziellen Fokus richtet der neue Report auf solche regionalen Veränderungen und ihre Beziehungen zum globalen Klimawandel. Und mit noch grösserer Beharrlichkeit als bislang wird betont, dass der Mensch die Haupttriebfeder der Erderwärmung ist.

Auf diesen ersten Bericht des IPCC zur wissenschaftlichen Basis des Klimawandels folgen im Februar und März 2022 der zweite und dritte Bericht zu Auswirkungen und Anpassungen respektive zu Mitteln und Massnahmen zur Abschwächung der Erderwärmung.

Franziska Meister

Interaktiver Atlas: interactive-atlas.ipcc.ch.

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