Kryosphäre: Studie sieht Eis und Schnee außerhalb sicherer Grenze

Eine Studie unter Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung kommt zu dem Ergebnis, dass die gefrorenen Teile der Erde den sicheren Bereich bereits verlassen haben oder ihn absehbar verlassen werden. Die Forschenden schlagen deshalb vor, die Kryosphäre als zusätzliche planetare Grenze aufzunehmen.

Studie untersucht vier Kennwerte

Das Team um Johan Rockström untersuchte Landeismasse, Meereisfläche, Schneebedeckung und Permafrosttemperatur. Als Referenz dienten Klimadaten aus den vergangenen knapp 12.000 Jahren.

Die Studie bewertet, wie gut die einzelnen Systeme innerhalb eines sicheren Handlungsraums bleiben und wie wahrscheinlich eine Überschreitung künftig ist. Die Forschenden betonen zugleich, dass ihre Bewertung vorläufig ist, weil Daten zur Kryosphäre lückenhaft sind und Unsicherheiten bestehen.

Landeis nähert sich der Grenze

Beim Landeis liegt der berechnete Grenzwert bei 27,48 Billiarden Tonnen, der aktuelle Bestand bei 27,63 Billiarden Tonnen. Ein weiterer Verlust von mehr als 0,64 Billiarden Tonnen sei unvermeidlich, sodass der sichere Handlungsraum künftig verlassen werde.

Der Grenzwert soll unter anderem als Orientierung dienen, um irreversiblen Eisverlust, Meeresspiegelanstieg, Klimainstabilität und Süßwasserknappheit zu begrenzen. Das Abschmelzen der Eisschilde Grönlands und der Antarktis kann den Meeresspiegel ansteigen lassen.

Meereis, Schnee und Permafrost außerhalb des Bereichs

Bei der Meereisfläche ermittelte das Team einen Grenzwert von 19,8 Millionen Quadratkilometern; aktuell gibt es in den Polargebieten im Mittel 16,5 Millionen Quadratkilometer. Für die globale, im Jahresmittel betrachtete Schneebedeckung errechneten die Forschenden einen sicheren Wert von 38,8 Millionen Quadratkilometern, derzeit sind es 35,9 Millionen.

Beim Permafrost liegt der Grenzwert bei 14,8 Millionen Quadratkilometern, während der aktuelle Wert 13,7 Millionen Quadratkilometer beträgt. Die mittlere jährliche Bodentemperatur von Permafrostböden liegt zudem über dem Grenzwert von minus 6,6 Grad.

Rückkopplungen verstärken die Erwärmung

Weniger Schnee reflektiert weniger Sonnenstrahlung ins Weltall und verstärkt dadurch die Erwärmung der Oberfläche. Bei Eisschilden kann der Verlust von Eislast den Untergrund heben und die Eisoberfläche in kühlere Luftschichten bringen.

Die Forschenden verweisen auf Gefahren für Lebensgrundlagen und Ökosysteme. Von den neun bisherigen planetaren Belastungsgrenzen sind dem PIK zufolge sieben überschritten; dies bedeutet kein sofortiges Kippereignis, sondern ein deutlich höheres Risiko schwerer, teils irreversibler Umweltveränderungen.

Die Kryosphäre umfasst die dauerhaft oder saisonal gefrorenen Bestandteile der Erde: Eisschilde, Gletscher, Meereis, Schnee und Permafrost. Sie beeinflusst den Meeresspiegel, den Wasserhaushalt, die Rückstrahlung von Sonnenlicht und die Stabilität vieler Ökosysteme.

Die Studie ordnet diese Komponenten erstmals gemeinsam anhand von Schwellenwerten in das Konzept der planetaren Grenzen ein. Dieses Konzept soll markieren, in welchem Bereich zentrale Erdsysteme relativ stabil funktionieren können. Die Forschenden wählen dafür Referenzwerte aus den klimatischen Bedingungen der vergangenen knapp 12.000 Jahre.

Folgen für Meeresspiegel und Wasserhaushalt

Besonders relevant ist der Verlust von Landeis, weil schmelzende Eisschilde den Meeresspiegel über lange Zeiträume anheben können. Veränderungen bei Schnee und Gletschern wirken sich zudem auf die Rückstrahlung der Erdoberfläche und auf die saisonale Wasserversorgung aus.

Permafrost birgt zusätzlich das Risiko, dass sich bei steigenden Bodentemperaturen langfristig gespeicherter Kohlenstoff in die Atmosphäre bewegt. Die Studie beschreibt damit nicht nur einzelne regionale Veränderungen, sondern eine Belastung mehrerer miteinander verbundener Prozesse.

Einordnung der Unsicherheiten

Die Autorinnen und Autoren bewerten ihre Grenzwerte als vorläufig, weil Beobachtungsreihen zur Kryosphäre lückenhaft sind und Eisschilde sowie Permafrost nur langsam auf heutige Erwärmung reagieren. Ein Überschreiten bedeutet deshalb kein unmittelbar eintretendes Kippereignis, sondern ein deutlich erhöhtes Risiko schwerer und teilweise irreversibler Veränderungen.

Für die Klimapolitik folgt daraus vor allem ein längerer Zeithorizont: Maßnahmen gegen die Erwärmung können den weiteren Eisverlust begrenzen, beseitigen aber nicht sofort die bereits angestoßenen Entwicklungen. Für Menschen in Küstenregionen, Gebirgsräumen und von Schneeschmelzwasser abhängigen Gebieten sind die Veränderungen besonders folgenreich.