Die Frage, ob sich das Erdklimasystem schrittweise oder sprunghaft verändert, beschäftigt die Klimaforschung seit Jahren. Eine gerade veröffentlichte Studie im Fachjournal One Earth ordnet die aktuelle Erderwärmung in die Klimageschichte ein, analysiert wie nahe das Erdsystem an potenziell kritische Schwellen gerückt ist und beschreibt klimatische Rückkopplungseffekte. Die Forschenden kommen zu dem Schluss, dass sich mehrere Erdsystemkomponenten bereits heute im Bereich sensibler Schwellen bewegen.
Einordnung des heutigen Klimas
Die Abbildung 1A stellt die jetzige Erderwärmung in Bezug zum vergangenen und zukünftigen Klima. Grundlage für diese Abbildung sind paläoklimatische Rekonstruktionen und Messungen seit dem 19. Jahrhundert sowie Klimaprojektionen bis ins Jahr 2300. Während des mittleren bis späten Pleistozäns, also vor etwa 1,2 Millionen bis 11.700 Jahren, schwankte das Klima zwischen wiederkehrenden Eiszeit-Warmzeit-Zyklen mit Temperaturen von etwa -6 °C bis +2 °C (Abb. 1A). Im Holozän, das daran anschließend vor rund 11.700 Jahren begann, stabilisierte sich das Klima. Heute jedoch sind die globalen Temperaturen höher als in jeder anderen Periode der letzten 125.000 Jahre. Der Anstieg der globalen Oberflächentemperaturen seit 1850 ist eng mit dem Anstieg des Kohlendioxidausstoßes verbunden (Abb. 1B). Außerdem beschleunigt sich die Erwärmung (Abb. 1C). Die Rate ist von etwa 0,05 °C pro Jahrzehnt in der Mitte des 20. Jahrhunderts auf heute 0,31 °C pro Jahrzehnt gestiegen. Der rechte Teil der Abbildung 1A integriert Klimaprojektionen aus verschiedenen Emissionsszenarien. Je nach Szenario ergibt sich eine Bandbreite möglicher Temperaturanstiege bis ins Jahr 2300. Das macht deutlich, dass die zukünftige Erwärmung vom gewählten Emissionspfad abhängig ist.
Abb. 1A – 1C:
(A): Temperaturen seit der Mitte des Pleistozäns, die sich über die letzten 1,2 Millionen Jahre erstrecken, zusammen mit Klimaprojektionen bis zum Jahr 2300. Die horizontalen gepunkteten Linien zeigen die projizierten Temperaturen bis zum Jahr 2300 für drei verschiedene Szenarien. Im Jahr 2300 liegen die projizierten Mediantemperaturen bei 1,5 °C (1 °C–2,2 °C), 3,3 °C (2,3 °C–4,6 °C) und 9,6 °C (6,6 °C–14,1 °C) für SSP1-2.6, SSP2-4.5 und SSP5-8.5. Die oberen farbigen Balken zeigen die geologischen Epochen. (B): Die aktuellen Temperaturen und Kohlendioxidkonzentrationen stehen in engem Zusammenhang. (C): Darstellung der Beschleunigung der Erwärmung. Quelle 1A – 1C: Studie im Fachjournal One Earth, abgerufen am 03.03.2026.
Kippelemente und Rückkopplungseffekte
Das Klima der Erde ist kein statisches System, sondern ein komplexes Gefüge aus miteinander verknüpften Komponenten – von den polaren Eisschilden über die Regenwälder bis zu ozeanischen Strömungen. Wenn einzelne dieser Komponenten kritische Kipppunkte überschreiten, können sie irreversible Veränderungen auslösen. Die ebenfalls aus der Studie entnommenen Abbildungen 2A und 2B systematisieren und ordnen die zugrundeliegenden Prozesse ein.
Abb. 2A und 2B:
(A): Die farbigen Balken einschließlich der schwarzen Fehlerbalken geben die minimalen und maximalen Schätzungen der Rückkopplungsstärke an. Die Rückkopplungsstärke (W/m2/°C) quantifiziert, wie verschiedene Klimaprozesse die Erwärmung pro Grad der Oberflächentemperaturänderung verstärken (positiver Wert = rote Farbbalken) oder dämpfen (negativer Wert = blaue Farbbalken). (B): Die Schätzungen der kritischen Temperaturschwellen sind durch schwarze Punkte dargestellt; die schwebenden Balken zeigen die unteren und oberen Schätzungen an. Die gestrichelte violette vertikale Linie zeigt 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau an. Rückkopplungen können verstärkend (rote Farbbalken) oder schwächend (blaue Farbbalken) wirken. In einigen Fällen können die Auswirkungen auf die globalen Temperaturen ungewiss oder vernachlässigbar sein (graue Balken). Quelle: Studie im Fachjournal One Earth, abgerufen am 03.03.2026.
In der Abbildung 2A werden die klimatischen Rückkopplungen nach ihrer Stärke dargestellt. Die Abbildung macht deutlich, dass viele der identifizierten Rückkopplungen verstärkend wirken (rote Farbbalken). Mehrere Prozesse wie beispielsweise das Auftauen des Permafrostbodens können zusätzliche Treibhausgase freisetzen und so die Erwärmung weiter antreiben, während einige wenige Rückkopplungen auch eine dämpfende Wirkung haben können.
Die Abbildung 2B listet 16 sogenannte Kippelemente des Erdsystems auf. Das sind Teilsysteme, die bei Überschreiten bestimmter Temperaturschwellen in einen neuen Zustand übergehen können. Zehn dieser Elemente würden im Falle eines Kippens die globale Temperatur weiter erhöhen (rote Farbbalken). Dazu zählen unter anderem das Grönländische Eisschild, das Westantarktische Eisschild, der borealer Permafrost, Teile des Amazonas-Regenwalds und wichtige Ozeanzirkulationssysteme. Die genaue Temperatur, bei der ein Kippen einsetzt, ist jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. In der Grafik wird diese Unsicherheit als Bandbreite dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass die geschätzte Kipppunktschwelle von 1,2 °C für Korallenriffe in niedrigen Breitengraden wahrscheinlich bereits überschritten wurde.
Die Studie hebt besonders die Möglichkeit von Wechselwirkungen hervor: Kippt ein Element, kann dies die Schwelle anderer Elemente verschieben oder deren Stabilität beeinflussen.
Fazit
Ob und wann einzelne Schwellen überschritten werden, ist weiterhin unsicher. Klar ist jedoch: Mit zunehmender Erwärmung steigt die Wahrscheinlichkeit tiefgreifender, langfristiger Veränderungen im Erdklimasystem.