Auf der Kippe

Tropische Regenwälder auf der Kippe

Die tropischen Regenwälder Amazoniens gehören zum Klimasystem der Erde, ebenso wie polare Eisschilde, Monsunsysteme und Meeresströmungen. Werden Klima-Teilsysteme durch Umweltbelastungen gestört, können sie abrupt und irreversibel zusammenbrechen (kippen). In einem wahrscheinlichen Klimaszenario mit mittleren CO₂-Emissionen steigt die Temperatur der Erde bis Mitte dieses Jahrhunderts auf 2 °C über dem vorindustriellen Niveau. Die tropischen Regenwälder Amazoniens könnten dann ihren Kipppunkt überschreiten, was Folgen für das ganze Klimasystem der Erde hätte.

In der Klimaforschung werden Klima-Teilsysteme als geografisch weiträumige Schlüsselkomponenten definiert, die für das Funktionieren des Klimasystems der Erde unverzichtbar sind, als da wären terrestrische oder marine Ökosysteme, wie tropische Regenwälder oder Korallenriffe, aber auch die polaren Eisschilde, Monsunsysteme, Meeresströmungen und noch einige andere mehr. Sie werden im Wesentlichen der Atmosphäre, Hydrosphäre, Kryosphäre und Biosphäre zugeordnet. Von 16 identifizierten Klima-Teilsystemen sind sieben eher regional von Bedeutung, wie beispielsweise Warmwasser-Korallenriffe, während neun andere, wie zum Beispiel die AMOC, global betrachtet eine größere Rolle spielen (Armstrong McKay u. a. 2022).

Zudem reagieren die Klima-Teilsysteme auf Veränderungen unterschiedlich schnell. In der Biosphäre können sie in Monaten, Jahren, Jahrzehnten oder Jahrhunderten reagieren, während die großen Eisschilde in Grönland und der Antarktis Jahrhunderte oder Jahrtausende brauchen, um auf Veränderungen zu reagieren.

Kipppunkte

Alle Klima-Teilsysteme interagieren zwar individuell mit dem globalen Klimasystem, sind aber meist über Meeresströmungen und Atmosphäre auch miteinander verbunden. Natürliche oder vom Menschen verursachte Änderungen können einzelne Klima-Teilsysteme stabilisieren, destabilisieren und ihre Leistung im Klimasystem verstärken oder abschwächen. Überschreiten die Änderungen eine kritische Schwelle, den sogenannten Kipppunkt (tipping point), können abrupte, dramatische und irreversible Verschiebungen die Folge sein.

„Ein Kipppunkt ist der kritische Schwellenwert einer Umweltbelastung, bei dem eine geringfügige Störung eine abrupte Veränderung des Zustands des Ökosystems auslösen kann, die durch positive Rückkopplungen beschleunigt wird“ (Flores u. a. 2024). Das ist die wissenschaftliche Definition für einen Kipppunkt im Zusammenhang mit Ökosystemen. Umgangssprachlich formuliert, charakterisiert ein Kipppunkt eine Situation, bei der ein Ökosystem durch anhaltenden äußeren Druck und sich selbst verstärkende Stressfaktoren abrupt und irreversibel zusammenbrechen kann. Beispielsweise sind Korallenriffe marine Ökosysteme, die wegen Erwärmung, Versauerung und Sauerstoff-mangel in den Ozeanen sehr wahrscheinlich kippen werden, auch wenn die globale Erwärmung bei 1,5 °C, wie im Klimaszenario SSP1-1.9 mit niedrigen Emissionen simuliert, gebremst würde. Von der Korallenbleiche und dem möglichen Absterben der Korallen wären mehr als die Hälfte aller Warmwasser-Korallenriffe weltweit betroffen.

Kipppunkte sind also keine präzisen Grenz- oder Schwellenwerte, die exakte Vorhersagen erlauben, ab welchem präzisen Wert ein System kippt. Vielmehr geben sie einen Unsicherheitsbereich an, in dem das Risiko des Kippens steigt, je mehr sich ein bestimmter Wert durch äußeren Druck oder Stress ändert. Ist die Zeitspanne kurz genug, in der der Wert über dem kritischen Niveau liegt, könnte ein Kipppunkt bei langsam reagierenden Klima-Teilelementen, wie zum Beispiel dem Grönländischen Eisschild, noch vermieden werden (Ritchie u. a. 2026). Hingegen sind Klima-Teilelemente mit schnellen Reaktionszeiten, wie beispielsweise Warmwasser-Korallenriffe, besonders anfällig für Überschreitungen. Kipppunkte sind also nicht nur abstrakte Konzepte, sondern sie stellen reale und gegenwärtige Gefahren dar

Das Kippen erfolgt leise
Am Kipppunkt eines Ökosystems passiert nichts sonderlich Aufregendes, sondern es ist eher ein lautloser und stiller Übergang von einem gesunden in einen kranken oder irreversibel gestörten Zustand.

Kippelemente

Klima-Teilsysteme, die ein Schwellenverhalten mit prognostizierten Kipppunkten zeigen, werden als Kippelemente bezeichnet. Erreicht oder überquert ein Kippelement seinen Kipppunkt, verstärken positive Rückkopplungen die Dynamik des Kippelements während es kippt (Wunderling u. a. 2024). Ein Beispiel hierfür ist die Savannisierung der tropischen Regenwälder im südöstlichen Teil Amazoniens, wo nicht nur Abholzung und Brandrodung die Wälder zerstören, sondern auch der Klimawandel selbst. Kippelemente und Kipppunkte sind Gegenstand intensiver Klimaforschung und können nur sehr schwer präzise modelliert und prognostiziert werden (Boers u. a. 2025). Deswegen gibt es immer noch Unsicherheiten, wie wahrscheinlich ein Kipppunkt eintritt, welche Auswirkungen er hat, in welchem Zeitraum er stattfindet und wie er mit anderen Kippelementen interagiert.

Denn das Überschreiten des Kipppunkts eines Kippelements kann das Überschreiten eines anderen auslösen und so einen Dominoeffekt in Gang setzen, bei dem der erste Dominostein kippt und nacheinander alle folgenden umstößt (Wunderling u. a. 2021). Im schlechtesten Fall führt das Kippen eines Klima-Teilsystem direkt zum Kippen eines anderen, in weniger dramatischen Fällen nur zur Destabilisierung. Von den 16 identifizierten Kippelementen könnten zehn die globale Oberflächentemperatur erhöhen, wenn sie kippten. Aktuell gelten vier Kippelemente als akut gefährdet, ihre prognostizierten Kipppunkte bei einer Oberflächentemperatur von 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau zu erreichen (Lenton u. a. 2025):

• der Grönländische und der Westantarktische Eisschild,
• die Permafrostböden
• und der Nordatlantische Subpolarwirbel.

Nicht weit davon entfernt liegen die tropischen Regenwälder Amazoniens, die bei 2 °C kippen könnten, was im wahrscheinlichen Klimaszenario SSP2-4.5 mit mittleren CO₂-Emissionen für Mitte dieses Jahrhunderts zu erwarten wäre. Angetrieben durch Abholzungen, Brandrodung und die steigende Oberflächentemperatur werden sie trockener und laufen Gefahr, großflächig in Savannen umgewandelt zu werden (Nobre u. a. 2016). Der Kipppunkt der AMOC wäre bei 4 °C möglich, was im Klimaszenario SSP3-7.0 mit hohen Emissionen für Ende des Jahrhunderts zu erwarten wäre.

Der Grönländische Eisschild, die AMOC, der südamerikanische Monsun und die tropischen Regenwälder Amazoniens sind Kippelemente, die dynamisch im globalen Klimasystem interagieren. Bis auf den Grönländischen Eisschild sind sie noch nicht gefährdet, ihre Kipppunkte zu überschreiten. Aber sie lassen erkennen, dass sie an Widerstandsfähigkeit verlieren, was das Risiko abrupter und potenziell irreversibler Veränderungen erhöht (Boers u. a. 2025). Der Grönländische Eisschild hat die niedrigste Schwelle zum Kipppunkt, für den die globale Erwärmung von 1,5 °C bereits zu hoch sein könnte (Stokes u. a. 2025). Er zeigt Anzeichen einer strukturellen Destabilisierung und könnte als erster Dominostein die drei anderen umstoßen, bevor diese ihre Kipppunkte erreichen. Ganz anders die tropischen Regenwälder, die beim Domino immer der letzte Stein wären, weil sie in einer Kaskade, in der nacheinander Elemente kippen, kein anderes Kippelement beeinflussen oder gar umstoßen würden (Wunderling u. a. 2021).