„Wenn die Belastung der globalen Klimasysteme dauerhaft zunimmt, kommt es zum Umkippen. Das kann weitreichende Folgen für Mensch und Umwelt haben“, so Prof. Dr. Nadine Rühr vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung (KIT). Insgesamt 16 Teilelemente des Erd-Klimasystems wurden vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung identifiziert, die bereits instabil werden, ihre Funktion verlieren und auf einen möglichen Kipppunkt zusteuern.

Die Kippelemente des Erdsystems bleiben eine der größten Unbekannten für die Energiebilanz der Erde, ihre Klimamuster und Ökosysteme.

Die Diskussion über „Kippelemente“ und „Kipppunkte“ nahm Mitte der 2000er Jahre zu (Lenton & Schellnhuber, 2007). Forscher haben seitdem die Theorie der Kippkaskade entwickelt (Dekker et al., 2018; Lenton et al., 2019). Die Bewertung der Risiken, die von Kippelementen ausgehen, erfordert die Berücksichtigung ihrer Zeitrahmen, Klimaauswirkungen und wichtiger Unsicherheiten in Bezug auf auslösende Schwellenwerte und zugehörige Faktoren. Viele Kippverhalten können schwierig zu stoppen, umzukehren, zu mildern oder sich daran anzupassen sein, nachdem Zustandsänderungen als Reaktion auf Klimastörungen begonnen haben.

Definitionen von Kippelementen unterscheiden sich in der wissenschaftlichen Literatur, je nachdem, ob Kippverhalten irreversibel, schnell wirkend einmalig oder bei einem präzisen Schwellenwert ausgelöst wird. 

Ausgewählte Kippelemente in der Klimawissenschaft umfassen:

  • Schwächung der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC Forschung u.a. von Stefan Rahmstorf)
  • Freisetzung von Methan aus marinen Methanhydratvorkommen
  • Verlust großer Eisschilde
  • Freisetzung von Permafrost-Kohlenstoff
  • Verschiebungen in borealen Waldökosystemen
  • Störung tropischer Monsune
  • Auflösung von Stratocumulus-Wolkenfeldern
  • Absterben flacher tropischer Korallenriffe
  • Rückgang des Amazonas-Regenwaldes
  • Verlust des sommerlichen arktischen Meereises

Gemäß Seaver Wang, Adrianna Foster et al. aus dem Jahr 2023 wird der zusätzliche Anstieg der globalen durchschnittlichen Oberflächentemperatur im 21. Jahrhundert unter Einbeziehung von Kippelementen im Szenario mit hohen Emissionen SSP5-8.5 etwa ∼0,21°C betragen (niedrig: 0,10°C, hoch: 0,36°C).

Insgesamt üben viele der genannnten Kippelemente ihre Klimaauswirkungen allmählich über lange Zeiträume aus, während andere Faktoren wie ein AMOC-Zusammenbruch, die Verdunstung von Stratocumulus-Wolken oder die Destabilisierung von marinen Methanhydratvorkommen hochriskante, aber unsichere oder unwahrscheinliche Ergebnisse darstellen. Die aktuelle Literatur deutet darauf hin, dass zusätzliche globale Klimaauswirkungen durch Kippelemente signifikant, aber relativ gesehen sekundär sind im Vergleich zur zukünftigen Entwicklung anthropogener Emissionen und zu Unsicherheiten in der Klimasensitivität.