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Die ganze Geschichte in einer Tabelle …
Die oben eingebettete Grafik wurde aus einer Tabelle in den ergänzenden Informationen einer neu veröffentlichten Studie in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) adaptiert. „Trajectories of the Earth System in the Anthropocene„, so der Titel der Studie (übersetzt ungefähr „Mögliche zukünftige Entwicklungen des Erdsystems im Anthropozän“), betrachtet mehrere Klimazustände – das heutige Klima, das mittlere Holozän, die relativ warme Eem-Warmzeit und, etwas weiter zurück in die geologische Zeit, das mittlere Pliozän und das mittlere Miozän. Die Daten stammen aus Paläoklima-Studien. Die rechte Spalte bewertet unsere Chancen, unser Klima in diesen Zuständen in den kommenden Jahrzehnten zu stabilisieren. In einigen Fällen ist es schon zu spät – wir sind über die physikalischen Parameter, die ein solches Klima unterstützen, hinausgegangen:
Daten: atmosphärisches CO2, Temperaturanomalie relativ zur vorindustriellen Ära und Meeresspiegel relativ zu jetzt gemessenen sowie aus Paläoklimaaufzeichnungen. Die von „jg“ erstellte Grafik basiert auf Tabelle S1 aus dem hier verfügbaren Abschnitt der ergänzenden Informationen zur Studie. Die Datenquellen sind dort vollständig referenziert.
Weshalb ist diese Studie wichtig?
Trajectories of the Earth System in the Anthropocene, von Will Steffen zusammen mit einem großen interdisziplinären Team von Kollegen geschrieben, wurde am 6. August in PNAS
veröffentlicht und hat bereits für Aufsehen gesorgt. Einige Medien
benutzten in ihren Schlagzeilen Begriffe wie „galoppierende globale
Erwärmung“ (im Englischen: „runaway global warming“), was von einigen
als Hinweis darauf verstanden werden könnte, dass wir die Erde in einen
Venus-ähnlichen Zustand bringen werden (das tut es nicht und wir sind es
nicht). Tatsächlich taucht der Begriff weder in der Studie selbst noch
in den ergänzenden Informationen auf, wie eine schnelle Wortsuche zeigt.
Die Möglichkeit, dass wir dennoch auf einem unaufhaltsamen Weg zu einer
Heißzeit landen, kann jedoch nicht ignoriert werden. Die Autoren
beschreiben im Hauptteil der Studie Szenarien, wie es zu solchen
Verläufen kommen könnte.
Heißzeit beschreibt den Klimazustand der Erde während eines großen Teils der geologischen Zeit, besonders im Phanerozoikum (vor 541 Millionen Jahren). Eiszeitklimate, in denen sich Kalt- und Warmzeiten abwechseln, sind entlang der Zeitlinie relativ selten und waren oft von kurzer Dauer (geologisch gesehen, d.h. einige Millionen Jahre). Wir haben das große Problem, dass wir uns als Spezies in einem Eiszeitklima und vor allem in einem relativ stabilen Interglazial – dem Holozän – entwickelt haben. Wir haben eine weit verbreitete und vernetzte Hightech-Infrastruktur (d.h. die Zivilisation, wie wir sie kennen) geschaffen, von der ein Großteil fest im Boden verwurzelt ist. Ein Übergang in den kommenden Jahrhunderten in Richtung Heißzeit bedeutet im Wesentlichen einen ständigen Kampf zwischen uns auf der einen und sich ändernden Wetterverhältnissen und steigendem Meeresspiegel auf der anderen Seite, bis es kein Eis mehr an den Polen und in den Bergen zum Schmelzen gibt. Mit anderen Worten: Chaos.
Durch unsere Aktivitäten, insbesondere die massive Verbrennung der verschiedenen fossilen Brennstoffe, hat sich der CO2-Gehalt in der Erdatmosphäre von 180-300 ppm während der Kalt- und Warmzeiten auf über 400 ppm erhöht, eine Konzentration, wie sie es zuletzt im Pliozän gegeben hat. Das Pliozän war die Periode der geologischen Zeit unmittelbar vor dem Beginn der Kalt- und Warmzeiten des Pleistozäns. Beginnend vor 5,33 Millionen Jahren, nach dem Miozän, und endend vor 2,58 Millionen Jahren, hatte das Pliozän eine bemerkenswerte Wärmeperiode um die Mitte der Periode, in der boreale Wälder in der Arktis gediehen (siehe diesen Artikel von 2013, um zu erfahren, wie das entdeckt wurde).
Die Erde des mittleren Pliozäns und ihr Klima sind von besonderem Interesse, da die Anordnung der Kontinente der von heute bemerkenswert ähnlich war. Wir wissen also, dass eine 400 ppm CO2-Welt mit einer nahezu identischen geographischen Anordnung letztendlich eine viel wärmere ist als die Erde, die wir heute kennen: Es braucht Zeit, bis der Planet solche atmosphärischen Veränderungen wieder einholt – hin in Richtung Gleichgewicht. Wie die Tabelle zeigt, haben wir den Treibhausgasgehalt der Atmosphäre jedoch bereits weit über alles hinausgetrieben, was den interglazialen und eiszeitlichen Zyklen ähnelt, so dass wir uns in Richtung auf das Klima des mittleren Pliozäns zubewegen, und das Jahrzehnt für Jahrzehnt. Es sind frühere Zeiten der Erdgeschichte und nicht Klimamodelle, die hier zu uns sprechen. Geologische Beweise sollten niemals ignoriert werden, denn sie sagen uns, was tatsächlich bereits passiert ist.
Wenn wir jetzt die Emissionen drastisch reduzieren, wird die Erde allmählich in ein Gleichgewicht mit dieser 400 ppm-Atmosphäre kommen (oder mit dem CO2-Gehalt, den wir am Ende haben). Wie die Tabelle zeigt, wird es auf lange Sicht natürlich Konsequenzen in Bezug auf sich ändernde Wetterbedingungen und den Anstieg des Meeresspiegels geben. Wenn wir jedoch diese Einschnitte nicht schaffen, riskieren wir, verschiedene Kettenreaktionen in Gang zu setzen, die uns in eine Heißzeit führen: einige dieser Effekte, die in der Studie als „Kippkaskaden“ bezeichnet werden, sind möglicherweise nicht aufzuhalten. Obwohl es in der nördlichen Hemisphäre seit einigen Monaten heiß ist, war das Mittel-Pliozän ein wenig ähnlich: Daran müssen wir uns vielleicht gewöhnen. Aber, „machen wir es nicht noch schlimmer“, klingt für mich im Moment nach einer sehr guten Idee, wenn man bedenkt, dass sich unsere Spezies noch nie mit dem Klimazustand einer Heißzeit auseinandersetzen musste.
Schlussfolgerung der Studie:
Unser Systemansatz, der sich auf Rückkopplungen, Kipppunkte und nichtlineare Dynamiken konzentriert, hat sich mit den vier in der Einführung gestellten Fragen beschäftigt.
Unsere Analyse deutet darauf hin, dass sich das Erdsystem einer planetarischen Schwelle nähern könnte, die sich in einem anhaltend schnellen Weg zu viel heißeren Bedingungen einklinken könnte – der Treibhaus-Erde. Dieser Weg würde durch starke, intrinsische, biogeophysikalische Rückkopplungen angetrieben, die durch menschliche Handlungen schwer zu beeinflussen sind, ein Weg, der nicht umgekehrt, gesteuert oder wesentlich verlangsamt werden konnte.
Wo ein solcher Schwellenwert ungewiss ist, könnte aber bei einem Temperaturanstieg von ∼2,0 °C über vorindustriellem Niveau nur Jahrzehnte voraus sein, und damit im Bereich der Temperaturziele des Pariser Abkommens liegen.
Die Auswirkungen eines Treibhaus-Erde-Weges auf die menschliche Gesellschaft wären wahrscheinlich massiv, manchmal abrupt und zweifellos störend.
Die Vermeidung dieser Schwelle durch die Schaffung eines stabilisierten Erdpfades kann nur durch eine koordinierte, bewusste Anstrengung menschlicher Gesellschaften erreicht und aufrechterhalten werden, um unsere Beziehung zum Rest des Erdsystems zu verwalten, wobei anerkannt wird, dass die Menschheit ein integraler, interagierender Bestandteil des Systems ist. Die Menschheit steht heute vor der Notwendigkeit kritischer Entscheidungen und Handlungen, die unsere Zukunft über Jahrhunderte, wenn nicht gar Jahrtausende hinweg beeinflussen könnten (88).
Wie glaubwürdig ist diese Analyse? Es gibt signifikante Hinweise aus einer Reihe von Quellen, dass das Risiko einer planetarischen Schwelle und damit die Notwendigkeit, einen abweichenden Weg zu schaffen, ernst genommen werden sollte:
Erstens ist das komplexe Systemverhalten des Erdsystems im Spätquartär gut dokumentiert und verstanden. Die beiden Grenzzustände des Systems – Glazial und Interglazial – sind recht gut definiert, die ca. Die Periodizität des Grenzzyklus über 100.000 Jahre ist festgelegt, und interne (Kohlenstoffkreislauf und Eisalbedo-Feedbacks) und externe (Änderungen der Sonneneinstrahlung durch Änderungen der Bahnparameter der Erde) Fahrprozesse sind allgemein bekannt. Darüber hinaus wissen wir mit großer Zuversicht, dass der fortschreitende Zerfall von Eisschilden und die Überschreitung anderer Kippelemente nach Erreichen kritischer Erwärmungswerte schwer umkehrbar ist.
Zweitens deuten Erkenntnisse aus der jüngsten geologischen Vergangenheit der Erde (SI-Anhang) darauf hin, dass Bedingungen, die mit dem Weg der Treibhauserde übereinstimmen, mit Niveaus der atmosphärischen CO2-Konzentration und des Temperaturanstiegs zugänglich sind, die entweder bereits realisiert oder für dieses Jahrhundert projiziert wurden (SI-Anhang, Tabelle S1).
Drittens sind die Kippelemente und Rückkopplungsprozesse, die über quartären glazial-interglazialen Zyklen funktionierten, die gleichen wie mehrere der vorgeschlagenen, die für die zukünftige Trajektorie des Erdsystems kritisch sind (Biogeophysikalische Rückkopplungen, Kippkaskaden, Abb. 3, Tabelle 1 und SI-Anhang, Tabelle S2).
Viertens deuten zeitgenössische Beobachtungen (29, 38) (SI-Anhang) des Kippelementverhaltens bei einer beobachteten Temperaturanomalie von etwa 1 °C über der vorindustriellen Temperatur darauf hin, dass einige dieser Elemente anfällig für Kippvorgänge innerhalb eines Anstiegs der globalen Temperatur um nur 1 °C bis 3 °C sind, während viele weitere von ihnen bei höheren Temperaturen anfällig sind (biogeophysikalische Rückkopplungen und Kippkaskaden) (12, 17, 39). Dies deutet darauf hin, dass das Risiko von Kippkaskaden bei einem Temperaturanstieg von 2 °C signifikant sein könnte und darüber hinaus stark ansteigen könnte. Wir argumentieren, dass ein planetarischer Schwellenwert im Erdsystem bei einem Temperaturanstieg von nur 2 °C über dem vorindustriellen Niveau existieren könnte.
Die stabilisierte Erdtrajektorie erfordert ein bewusstes Management der Beziehung der Menschheit zum Rest des Erdsystems, wenn die Welt nicht eine planetarische Schwelle überschreiten will. Wir schlagen vor, dass eine tiefgreifende Transformation auf der Grundlage einer grundlegenden Neuausrichtung der menschlichen Werte, Gerechtigkeit, Verhalten, Institutionen, Volkswirtschaften und Technologien erforderlich ist. Dennoch wird der Weg zur stabilisierten Erde erhebliche Veränderungen in der Struktur und im Funktionieren des Erdsystems mit sich bringen, was darauf hindeutet, dass Strategien zur Stärkung der Widerstandsfähigkeit eine viel höhere Priorität erhalten als bisher bei der Entscheidungsfindung. Es zeichnen sich einige Anzeichen dafür ab, dass Gesellschaften einige der notwendigen Transformationen einleiten. Diese Transformationen befinden sich jedoch noch in den Anfängen, und die sozial-politischen Wendepunkte, die die aktuelle Flugbahn endgültig von der Treibhaus-Erde wegführen, sind noch nicht überschritten, während sich die Tür zum Weg der stabilisierten Erde möglicherweise schnell schließt.
Unsere erste Analyse hier muss durch detailliertere, quantitative Erdsystemanalysen und Modellierungsstudien untermauert werden, um drei kritische Fragen zu beantworten. (i) Ist die Menschheit gefährdet, das System über eine planetarische Schwelle und unwiderruflich über einen Treibhaus-Erde-Pfad zu bringen? (ii) Welche anderen Wege könnten in der komplexen Stabilitätslandschaft des Erdsystems möglich sein und welche Risiken könnten sie mit sich bringen? (iii) Welche planetarischen Stewardship-Strategien sind erforderlich, um das Erdsystem in einem kontrollierbaren, stabilisierten Erdzustand zu halten?
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