Kipp-Punkte gehören zu den bedrohlichsten Aspekten des Klimawandels. Es sind Elemente im Klimasystem, an denen schlagartig eine heftige, kaum umkehrbare Veränderung eintritt. Nun haben Forscher einen weiteren solchen Punkt identifiziert. Sollte die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre weiter steigen, könnte demnach im kommenden Jahrhundert die kühlende Wolkendecke über den subtropischen Ozeanen zusammenbrechen. Das würde die globalen Temperaturen um unvorstellbare acht Grad Celsius ansteigen lassen - zusätzlich, wohlgemerkt. Insgesamt würde so eine Erwärmung zu einem Klima führen, das der Kreidezeit ähnlicher wäre als dem Holozän.
Zwar scheint dieses Ereignis nicht unmittelbar bevorzustehen: In der Simulation, die Forscher um Tapio Schneider vom California Institute of Technology in Nature Geoscience veröffentlichten, begann der Zusammenbruch der Wolkenschicht erst bei rund 1200 parts-per-million (ppm) CO₂, also einem Treibhausgas-Anteil von 0,12 Prozent in der Luft. Derzeit liegt der Wert bei etwa einem Drittel davon. Dennoch sind die Erkenntnisse besorgniserregend. "Ich denke und hoffe, dass wir so hohe CO₂-Konzentrationen nie erreichen werden", sagte Schneider in einer Mitteilung seiner Universität. "Aber unsere Resultate zeigen, dass es gefährliche Schwellenwerte des Klimawandels gibt, die wir bislang nicht kannten."
Im Zentrum der Studie steht die Schicht aus tiefen Stratokumuluswolken, welche konstant etwa 20 Prozent der Ozeane in Tropen und Subtropen bedecken. Insbesondere vor den Küsten von Peru und Kalifornien gibt es Wolkendecken, die dort quasi festgewachsen sind. Indem sie Sonnenstrahlung ins All reflektieren, tragen sie erheblich zur Kühlung der Erde bei. Wie die meisten Wolkenprozesse sind Veränderungen in diesem System sehr komplex und lassen sich schwer in globale Klimamodelle einbauen. Darum simulierten die Forscher den Mechanismus, welcher diese Wolken aufrechterhält, separat.
Dabei stellten sie Erschreckendes fest: Wenn der CO₂-Gehalt der Atmosphäre steigt, gelangt immer mehr Wärmestrahlung aus hohen Luftschichten zurück zur Erde und heizt auch die sonst kalte Oberseite der Stratuswolken auf. Dadurch wird der Konvektionskreislauf gestört, der für den Austausch von Luft und Feuchtigkeit zwischen der Wolkenschicht und der Ozeanoberfläche sorgt. Damit werden die Wolken von ihrer Feuchtigkeitsversorgung abgeschnitten und lösen sich in einzelne Kumuluswoken auf, die kaum noch Sonnenstrahlung reflektieren. Ein rasanter weltweiter Temperaturanstieg wäre die Folge - zumindest im Modell.
Der Effekt erklärt womöglich, warum es auf der Erde vor 50 Millionen Jahren so warm war
Zwar sind andere Forscher zurückhaltend, was die Bewertung der Studie angeht. Bjorn Stevens etwa, Direktor am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg und gerade auf einer Konferenz für Wolkenforschung unterwegs: Einiges sei schon bekannt, schreibt er; anderes halte er für übertrieben.
Dennoch zeigt die Studie, wie enorm die drohenden globalen Veränderungen sein könnten, falls die Menschheit ihre Treibhausgasemissionen nicht bald in den Griff bekommt. Sollte der Ausstoß von Treibhausgasen weiter ungebremst fortschreiten, könnte der Erde ein Sprung in die Klimaverhältnisse lang vergangener Warmzeitalter bevorstehen, wenn die Forscher um Schneider auch nur annähernd richtig liegen. Wenn die Emissionen in diesem Jahrhundert sinken, sollte dieser Effekt indes ein theoretischer bleiben.
Zugleich könnte der Effekt ein Ansatzpunkt sein, um die Diskrepanz zwischen Klimamodellen und den Temperaturen früherer Zeiten aufzulösen. So weiß man, dass es im Eozän vor rund 50 Millionen Jahren extrem warm war auf der Erde, mit Palmen sogar an den Polen. Bisherige Klimamodelle sagen dieses Temperaturniveau erst bei rund 4000 ppm CO₂ in der Atmosphäre vorher. Tatsächlich aber weiß man, dass der CO₂-Anteil damals unter 2000 ppm lag. Kipp-Punkte wie der Zusammenbruch der subtropischen Stratuswolken könnten solche hohen Temperaturen erklären.
