Klima-Kipppunkte im Unterricht

Kipppunkte sind ein zentraler Bestandteil vieler Klimamodelle – insbesondere jener, auf deren Grundlage versucht wurde, eine Höchstgrenze für die gerade noch tolerierbare durchschnittliche globale Erderwärmung zu formulieren. Jenseits dieser Grenze wird erwartet, dass die Folgen für das Weltklima und für große Teile der Weltbevölkerung mutmaßlich nicht mehr beherrschbar wären. Diese Kipppunkte und ihre Rolle beim Pariser Klimaabkommen, auf dem das 1,5-Grad-Ziel festgelegt wurde, sind in unserer Beitragsserie zum Klimaabkommen ausführlich beschrieben.

Ein zentrales Problem bei Kipppunkten in Klimamodellen ist, dass sie häufig abstrakt erscheinen. Denn Klimaeffekte vollziehen sich relativ langsam und regional unterschiedlich.

Veränderungen – zum Beispiel eine höhere CO₂-Konzentration in der Atmosphäre – scheinen für längere Zeit kaum spürbare Konsequenzen zu haben. Erst ab einer kritischen kumulierten Veränderung – dem Kipppunkt – kommt es zu offensichtlichen, dann aber umso heftigeren und häufig unumkehrbaren Folgen. Wie kann dies im Schulunterricht vermittelt werden? Ein Ansatz ist, Schülerinnen und Schüler über Kipppunkte in ihrem Alltag nachdenken zu lassen. Wo begegnen ihnen vergleichbare Phänomene? Wie nehmen sie die Veränderungsdynamik in diesen Situtationen wahr? Was kann man im Moment des „Kippens“ noch tun, was hätte man vorher erkennen und unternehmen können und wie unterscheiden sich die verschiedenen Beispiele voneinander?

Kippunkte kennt man keinesfalls nur aus Klimamodellen. Im Straßenverkehr sind Kipppunkte Alltagsphänomene und heißen Verkehrskollaps. Gerade im morgendlichen Berufsverkehr kommen innerstädtische Verkehrsnetze oft an ihre Belastungsgrenze. Zu Beginn scheint jedes weitere Auto kein Problem zu sein, ab einem gewissen Punkt aber „geht nichts mehr“. Der Zustand des Systems ist „gekippt“ – von einem kontrollierten Verkehrsfluss zu einem Zustand, in dem sich Verkehrsteilnehmer gegenseitig Blockieren und der Verkehrsfluss kaum noch gezielt regelbar ist.

Noch greifbarer dient Popcorn als Beispiel für einen – wenn auch anders als Klimaphänomene harmlosen – Kipppunkt. Zu Beginn scheint die zunehmende Hitze in der Pfanne dem Mais nichts auszumachen. Oft denken Anfänger, dass gar nichts passiert und öffnen den Deckel. Ab dem Punkt aber, an dem die Maisstärke im Innern der Maiskörner einen kritischen Punkt überschritten hat, gibt es kein Halten mehr.

Selbst wenn man in diesem Moment den Herd ausschaltet, endet die Reaktion nicht. Die aufgestaute Hitze im System und in jedem einzelnen Korn ist zu hoch. Und: Die Reaktion ist unumkehrbar. Aus einem Popcorn kann kein Maiskorn mehr werden, egal wie sehr man es hinterher wieder abkühlt.

In dieser Hinsicht ist Popcorn auch ein besonders gutes Beispiel für Kipppunkte in Klimamodellen, denen ebenfalls die Annahme zu Grunde liegt, dass die Effekte nicht nur heftig, sondern vor allem ab einem gewissen Punkt nicht mehr zu stoppen und vor allem nicht mehr umkehrbar sind. Das Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung (PIK) spricht bei Kipppunkten von „kritischen Schwellenwerten, bei deren Überschreiten es zu starken und teils unaufhaltsamen und unumkehrbaren Veränderungen kommt“. Auch das PIK nutzt zur Veranschaulichung aber eine bewusst einfache Metapher: „Schiebt man eine Kaffeetasse über den Schreibtischrand passiert erst nichts, bis sie einen kritischen Punkt erreicht, an dem sie kippt und abstürzt.“ (PIK-Update 2019).

Im Unterricht kann es hilfreich sein, sich in Kleingruppen oder Partnerarbeit dem Thema über solche Analogien aus dem Alltag zu nähern. Analog zur Kaffeetasse ist man von mehr Kipppunkten umgeben, als man zunächst denken mag:

• Der Tropfen, der das Fass zum Überlaufen bringt.
• Die Kneipe, die zu Beginn schön voll ist – bis sie überfüllt erscheint und man lieber wieder raus will.
• Und umgekehrt: Das Café, das eine Zeit lang „in“ war, bis aus irgendeinem Grund immer wieder Tische frei waren und man selbst nicht mehr hingegangen ist. Jetzt hat es vielleicht schon dicht gemacht oder den Besitzer gewechselt.
• Die Gefahr für Ökosysteme, wenn einzelne Arten aussterben und ein bis dahin gesundes Ökosystem durch ihr Verschwinden plötzlich aus dem Gleichgewicht bringen.
• Das Fußballspiel, bei dem „die Stimmung kippt“ und in einem bis dahin fairen Spiel plötzlich Foul auf Foul folgt.
• Der Hype um eine Band oder Schuhe, die plötzlich jeder kennt oder haben muss.

Um das Modellverständnis der Schülerinnen und Schüler zu schulen, kann abschließend diskutiert werden, inwiefern die einzelnen Beispiele tatsächlich mit dem Modell der Klimakipppunkte vergleichbar sind – grundsätzlich und in der Tragweite. So sind die Folgen einer vom Tisch gefallenen Kaffeetasse meist relativ einfach zu beheben und hinterlassen keine bleibenden Schäden. Die Transformation vom Maiskorn zum Popcorn ist zwar irreversibel, aber ungefährlich. Die Eskalation eines Fußballspiels kann dagegen durchaus gewaltsam enden und zieht manchmal weitere Kreise – geht aber selbst dann selten über den Ort des Geschehens hinaus. Klima-Kipppunkte dagegen haben weltweite und für ganze Ökosysteme bedrohliche Konsequenzen. Auch bieten die Beispiele sehr verschiedene Möglichkeiten, ob, wann und wie die Gefahren erkannt und Gegenmaßnahmen (rechtzeitig) hätten eingeleitet werden können.