Vor einigen Wochen kam eine Studie der Forscher Peter und Susanne Ditlevsen von der Universität Kopenhagen zu dem Schluss, dass die atlantische meridionale Umwälzzirkulation (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) wahrscheinlich schon in diesem Jahrhundert, am wahrscheinlichsten um die Jahrhundertmitte, einen Kipppunkt überschreiten wird. Angesichts der katastrophalen Folgen eines Zusammenbruchs der AMOC sorgte die Studie für viele Schlagzeilen, stieß aber auch auf Skepsis. Nun, da sich der Staub gelegt hat, hier einige Gedanken zu den Kritikpunkten, die an dieser Studie geäußert wurden.

Ich habe zwei Hauptargumente gesehen.

1. Beschreiben die verwendeten Daten wirklich Veränderungen der AMOC?

Direkte AMOC-Messungen liegen erst seit 2004 vor, eine zu kurze Zeitspanne für diese Art von Studie. Daher verwendeten die Ditlevsens die Meeresoberflächentemperaturen (SST) in einer Region zwischen der Spitze Grönlands und Großbritannien als Indikator, basierend auf Caesar et al. 2018 (PDF; ich bin Mitautor dieser Studie). Die Grundidee geht von der Beobachtung aus, dass diese Region viel wärmer ist als für diesen Breitengrad normal, weil die AMOC eine große Menge an Wärme in das Gebiet transportiert. Die folgende Grafik, die ich vor 25 Jahren erstellt habe, veranschaulicht dies.

Wenn sich die AMOC abschwächt, wird sich diese Region abkühlen. Und tatsächlich kühlt sie sich ab – es ist die einzige Region der Erde, die sich seit der vorindustriellen Zeit abgekühlt hat. Dies wird gemeinhin als “warming hole” oder “cold blob” (Kälteblase) bezeichnet.

In Caesar et al. haben wir argumentiert, dass die Meeresoberflächentemperatur dort im Winter ein guter Index für die Stärke der AMOC ist, basierend auf einem hochauflösenden Klimamodell. (Das gilt nicht im Sommer, wenn der Ozean von einer flachen gemischten Schicht bedeckt ist, die von der Sonne aufgeheizt wird und stark von den Wetterbedingungen abhängt.) Wir haben dies mit anderen Klimamodellen überprüft und festgestellt, dass unser AMOC-Index (d. h. basierend auf der SST in der Region des “cold blob”) und die tatsächliche AMOC-Verlangsamung dort stark korrelieren (Korrelationskoeffizient R=0,95).

Es gibt noch einige andere Indikatoren, die entweder den gemessenen Salzgehalt des Ozeans oder verschiedene Arten von Proxydaten aus Sedimentkernen verwenden, z. B. Sedimentkorngrößen am Ozeanboden als Indikatoren für die Strömungsgeschwindigkeit des tiefen südwärts gerichteten AMOC-Zweigs. Der wichtigste Punkt für mich ist, dass diese verschiedenen Indikatoren ziemlich konsistente AMOC-Rekonstruktionen liefern, wie wir in Caesar et al. 2021 gezeigt haben.

Die Sedimentdaten reichen weiter in die Vergangenheit zurück, sind aber wahrscheinlich nicht so zuverlässig und reichen nicht bis in die Gegenwart.

Für die letzten Jahrzehnte gibt es potenziell bessere Ansätze, wie Ozeanzustandsabschätzungen, die auch mit dem SST-Fingerabdruck übereinstimmen, die aber für die Ditlevsen-Studie nicht weit genug zurückreichen. Die nächste Grafik zeigt einen Vergleich verschiedener Rekonstruktionen für den relevanten Zeitraum, der in der Ditlevsen-Studie verwendet wurde.

Rekonstruktionen auf der Grundlage des Salzgehalts können ebenfalls gut sein, aber sie hängen vom Niederschlag ab, einer notorisch variablen Größe, so dass es eher zweifelhaft ist, ob die Analyse der Varianz des Salzgehalts besser ist als das SST-Signal.

Es wurde das Argument vorgebracht, dass der “cold blob” möglicherweise nicht durch einen Rückgang der AMOC, sondern durch Wärmeverluste an der Meeresoberfläche verursacht wird. Das lässt sich leicht überprüfen: Wenn das der Fall wäre, dann würde die Abkühlung in diesem Gebiet mit einem erhöhten Wärmeverlust an der Oberfläche zusammenhängen. Wenn aber die AMOC schuld ist, dann sollte weniger Wärme verloren gehen, da eine kühlere Meeresoberfläche aufgrund eines geringeren Wärmetransports weniger Wärme verliert. Die Reanalysedaten zeigen, dass Letzteres der Fall ist.

Dies wurde von Halldór Björnsson vom isländischen Wetterdienst gezeigt und auf der Arctic Circle Conference 2016 vorgestellt. Ich habe dies 2016 hier und auch in meinem RealClimate-Artikel von 2018 “If you doubt that the AMOC has weakened, read this diskutiert, zusammen mit möglichen anderen alternativen Erklärungen für den “kalten Fleck”. Wir haben kürzlich Halldórs Analyse am PIK wiederholt und sind zu den gleichen Ergebnissen gekommen.

Meine Schlussfolgerung: Für das vergangene Jahrhundert oder so sind die SST-Daten wahrscheinlich der beste AMOC-Indikator, den wir haben, und ich sehe keine konkreten Hinweise darauf, dass er unzuverlässig ist.

2. In der Ditlevsen-Studie wird davon ausgegangen, dass die AMOC bei Annäherung an den Kipppunkt einer quadratischen Kurve folgt.

Das ist eine eher technische Kritik. Diese Annahme folgt aus Stommels einfachem Modell des AMOC-Kipppunkts von 1961. Sie ergibt sich aus der Grundidee, dass (a) AMOC-Änderungen proportional zu Dichteänderungen sind und (b) die Dichteänderung aus einem Gleichgewicht zwischen Süßwassereintrag und AMOC-Salztransport in die Tiefenwasserbildungsregion (d. h. den “cold blob”) resultiert. Kombiniert man diese beiden Annahmen, so ergibt sich eine quadratische Gleichung.

Dies sind sehr plausible Grundannahmen, wenn auch unter Verwendung einer linearen Zustandsgleichung, aber wir alle wissen, dass man Dinge um einen bestimmten Punkt herum linearisieren kann, um eine Schätzung erster Ordnung zu erhalten. Das Argument, dies sei “zu einfach”, bedeutet nicht, dass es falsch ist; vielmehr ist es zumindest in erster Ordnung korrekt.

In einer Studie aus dem Jahr 1996 verglich ich die Ergebnisse eines quadratischen Box-Modells mit einem vollwertigen 3D-Ozeanzirkulationsmodell mit primitiven Gleichungen und nichtlinearer Zustandsgleichung, dem MOM-Modell des Geophysical Fluid Dynamics Lab in Princeton. Das Ergebnis sieht folgendermaßen aus.

Viel besser kann die Übereinstimmung kaum sein. Eine ähnliche quadratische Form wurde auch von der Gruppe von Henk Dijkstra an der Universität Utrecht in Experimenten mit einem aktuellen globalen Klimamodell, dem CESM-Modell, gefunden (die Studie ist noch nicht veröffentlicht). Ich habe von den Kritikern keine konkreten Hinweise darauf gesehen, dass die Form nicht quadratisch sein könnte; dies scheint eine rein hypothetische Möglichkeit zu sein. Und wenn die Form nicht genau quadratisch ist, wird der angegebene Unsicherheitsbereich größer sein, aber das Ergebnis wird dadurch nicht grundlegend verändert.

Was bedeutet das alles?

Ein Zusammenbruch der AMOC wäre eine massive, planetarische Katastrophe. Einige der Folgen: Abkühlung und verstärkte Stürme in Nordwesteuropa, erheblicher zusätzlicher Anstieg des Meeresspiegels, insbesondere entlang der amerikanischen Atlantikküste, Verlagerung der tropischen Niederschlagsgürtel nach Süden (was in einigen Regionen zu Dürren und in anderen zu Überschwemmungen führen würde), verringerte Kohlendioxidaufnahme der Ozeane, stark reduzierte Sauerstoffzufuhr in die Tiefsee, wahrscheinlicher Zusammenbruch der Ökosysteme im Nordatlantik und anderes. Lesen Sie den lesenswerten OECD-Bericht Climate Tipping Points und die unten stehenden Karten. Sie wollen das wirklich nicht erleben.

Aus paläoklimatischen Daten wissen wir, dass es eine Reihe drastischer, schneller Klimaänderungen mit Schwerpunkt im Nordatlantik gegeben hat, die auf abrupte AMOC-Änderungen zurückzuführen sind, offenbar nachdem die AMOC einen Kipppunkt überschritten hatte. Sie sind als Heinrich-Ereignisse und Dansgaard-Oeschger-Ereignisse bekannt, siehe meinen Übersichtsartikel in Nature (pdf).

Der Punkt ist: Es ist ein Risiko, das wir auf ein absolutes Minimum beschränken sollten.

Mit anderen Worten: Wir sprechen hier über Risikoanalyse und Katastrophenvorsorge. Der Punkt ist nicht, dass wir zu 100 % sicher sind, dass die AMOC in diesem Jahrhundert ihren Kipppunkt erreicht, sondern dass wir gerne zu 100 % sicher wären, dass dies nicht passiert. Selbst wenn die Wahrscheinlichkeit, dass die Ditlevsen-Studie mit dem Erreichen des Kipppunkts zwischen 2025 und 2095 richtig liegt, nur (sagen wir) 40 % beträgt, wäre das eine große Veränderung gegenüber der früheren IPCC-Einschätzung, wonach das Risiko weniger als 10 % beträgt. Selbst eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 10 % laut IPCC (für die es nur ein “mittleres Vertrauen” gibt, dass sie wirklich so gering ist) ist in meinen Augen ein massives Problem. Diese Besorgnis hat mit der Ditlevsen-Studie stark zugenommen – darum geht es, und nicht darum, ob sie zu 100 % korrekt und sicher ist.

Würden Sie in einem Dorf unterhalb eines gestauten Sees leben, wenn man Ihnen sagt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Damm eines Tages bricht und ein Großteil des Dorfes weggespült wird, eins zu zehn beträgt? Würden Sie sagen: “Keine Sorge, dann ist ja 90-prozentig sicher, dass das nicht passiert”? Oder würden Sie von den Behörden Maßnahmen zur Verringerung des Risikos fordern? Was ist, wenn eine neue Studie erscheint, von erfahrenen Wissenschaftlern, in einer angesehenen Zeitschrift, die besagt, dass es fast sicher ist, dass der Damm brechen wird, die Frage ist nur, wann? Würden Sie sofortige Maßnahmen fordern, um diese Gefahr zu mindern, oder würden Sie sagen: “Nun ja, einige haben in Frage gestellt, ob die Annahmen dieser Studie völlig korrekt sind. Gehen wir einfach davon aus, dass sie falsch ist”?

Die einzige Maßnahme, die wir ergreifen können, um das Risiko für den AMOC-Kollaps (und andere Kipppunkte des Klimas) zu minimieren, ist der Ausstieg aus fossilen Brennstoffen und ein schnellstmöglicher Stopp der Entwaldung. Eine der wichtigsten Annahmen der Ditlevsen-Studie ist, dass die globale Erwärmung so weitergeht wie in den vergangenen Jahrzehnten. Dies liegt in unserer Hand – oder genauer gesagt in der Hand unserer Regierungen und mächtigen Unternehmen. Allein die Regierungen der G20-Staaten haben im Jahr 2022 die Nutzung fossiler Brennstoffe mit 1,4 Billionen Dollar subventioniert, was einem Anstieg von 475 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Sie versuchen nicht, fossile Brennstoffe abzuschaffen.

Sobald wir jedoch die Nullemissionen erreichen, wird die globale Erwärmung innerhalb weniger Jahre zum Stillstand kommen, und je früher dies geschieht, desto geringer ist das Risiko, dass Kipppunkte überschritten werden. Dadurch werden auch viele andere Verluste, Schäden und menschliches Leid durch die “normalen” Auswirkungen der globalen Erwärmung minimiert, die bereits überall um uns herum geschehen, auch ohne dass wir größere Klimakipppunkte überschreiten.

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Englische Fassung dieses Beitrags

Mehr zum Thema finden Sie in meinem langen TwiX-Thread mit vielen Bildern aus einschlägigen Studien.

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