Slike hendelser kan få dramatisk betydning for klimaet, men er preget av stor usikkerhet. De fleste klimaforskere forutsetter at klimaendringene vil skje gradvis. Men klimahistorien har vist at klimasystemet i noen tilfeller «vipper over», at endringer skjer raskt og irreversibelt. Det er flere slike tilstander som i verste fall kan igangsettes i løpet av dette århundret. Felles for dem er at det er vanskelig å si når, og om, slike endringer vil skje. Dette skyldes at det er stor usikkerhet rundt slike hendelser, at man ikke kjenner til hvordan utslippene vil bli i fremtiden, og fordi naturlige variasjoner i klimaet fortsatt vil prege temperaturutviklingen fra tiår til tiår. Likevel er dette endringer mange forskere advarer mot, og som kan få dramatiske konsekvenser for fremtidige generasjoner om de skulle inntreffe. De utgjør en del av risikobildet som politikerne må vurdere i forhold til viktigheten av utslippsreduksjoner.

Karbonmetning – når naturen blir en utslippskilde

Under halvparten av det karbonet vi mennesker slipper ut, blir værende i atmosfæren. Resten tas opp av havet, vegetasjonen og jordsmonnet på landjorden. Hvis denne kapasiteten til å ta opp CO₂ på land og i hav reduseres, vil det øke konsentrasjonen i atmosfæren. Hvis vi fremskriver utviklingen vi har hatt de siste 10-årene i hundre år, vil mengden karbon i atmosfæren øke med hele 50%. Økende temperatur reduserer havets evne til å ta opp CO₂, og kan også føre til skogdød. I verste fall kan man få prosesser der både havet og landjorda slippe CO₂ tilbake i atmosfæren.

Sirkulasjonsendringer i Atlanterhavet

Med økende tilførsel av varmt vann og ferskvann kan Golfstrømmen – eller det forskere kaller den Atlantiske Termohaline sirkulasjonen – stoppe opp eller endres. Slike endringer i havstrømmer har hatt stor innvirkning på de raske klimaendringene som har funnet sted etter tidligere istider. Alle klimamodeller viser at dette kan skje, men bare med tilstrekkelig mye ferskvann i området. Derfor regnes det som svært lite sannsynlig at det vil skje i vårt århundre, selv om forskerne allerede har registrert at saltinnholdet i vannet er lavere enn tidligere.

Usikkerhet om barskogdød

Den boreale barskogen strekker seg i et bredt belte over det nordlige Eurasia og Nord-Amerika. Den norske barskogen er en del av dette beltet. Området preges av moderate nedbørmengder (400-1000 mm i året), og lav fordampning. Om vinteren er bakken normalt snødekt, og det er tele i jorda. Endringer i nedbør og ekstremtemperaturer kan ifølge enkelte studier medføre omfattende skogdød i deler av dette området. Trolig må jordtemperaturen øke med rundt 3 grader for at dette scenarioet skal inntreffe. Selv ved global oppvarming vil disse områdene være preget av streng kulde om vinteren og er ikke egnet for tempererte tresorter. Dermed kan disse skogområdene bli omdannet til steppeland. Forskerne har lite kunnskap om hva som skjer med barskog ved klimaendringer. Forskningen er derfor preget av stor usikkerhet.

El Niño-frekvensen øker

Gradvis økende global oppvarming er antatt å påvirke de store svingningene mellom ulike tilstander som preger klimasystemet. En slik tilstand er El Niño. Dette fenomenet henger samme med både havtemperatur og de generelle temperaturforholdene ved Ekvator. Om temperaturen generelt stiger vil trolig hyppigheten av tilstanden øke. Enkelte forskere hevder El Niño var normaltilstanden i Pliocene for 3 milliarder år siden – da temperaturen var 2,5-3 grader varmere enn i dag. Flere klimamodeller antyder at dette fenomenet kan inntreffe innenfor noen av klimascenarioene, men det er svært vanskelig å forutsi dette presist.

Grønlandsisen

Det er stor usikkerhet rundt hva som forårsaker de ofte hurtige smelteprosessene som har preget avslutningene på jordens istider. Det gjør også at det er stor usikkerhet rundt Grønlandsisens skjebne. Hvis man fjerner Grønlandsisen fra enkelte klimamodeller, vil smeltingen av snø om sommeren være så stor at den ikke bygger seg opp igjen. Det er de siste årene registert en økende smelting av brearmene til Grønlandsisen, og en merkbar nedgang i volumet av ismassene. I siste mellomistid var Grønland mer enn 3,5 grader varmere enn i dag. Da var også havnivået på kloden 5-10 meter høyere enn i dag. Grønlandsisen var medvirkende til dette, men forskerne er uenige i hvor raskt disse endringene kan skje.

Arktisk albedo

Når sjøisen smelter blir overflaten mørkere, noe som gjør at mindre av solens energi reflekteres tilbake til verdensrommet. Dermed varmes vannet opp, som bidrar til ytterligere smelting. Dette kalles albedo-effekten. Denne ekstra varmen blir en nytt bidrag til oppvarming av planeten. Denne effekten ser man allerede på den nordlige halvkule, men det er mindre sannsynlig at man vil se denne effekten i Antarktis, hvor de kaldeste områdene er dekket av tykk breis.

Tining gir metanutslipp

Metan er en kraftig drivhusgass. I sedimenter på havbunnen ligger denne gassen frosset inne i sedimentene i såkalte hydrater. Metan ligger også frosset inne av permafrost på land. Den totale mengden metangass på havbunnen kan utgjøre like mye drivhuseffekt som alle verdens drivhusgasser. I havet ligger slike hydrater svært dypt, og er lite sårbare for klimaendringer, men i Arktis finnes de på langt grunnere vann og er derfor sårbare for høyere havtemperaturer. Utenfor Norge er temperaturen akkurat lav nok til at hydratene fryser til. Ved økende oppvarming frykter forskerne at metan kan slippe ut både fra bunnsedimenter og fra tundraen i Arktis. Dermed vil oppvarmingen forsterkes.

Skogdød i Amazonas

Enkelte forskningsprosjekter viser at økning i global temperatur på 3-4 grader og en hyppigere forekomst av El Niño vil medføre at regnskogen i Amazonas vil få langt mindre nedbør enn i dag. Det innebærer skogdød, endring i vegetasjon og økt hyppighet av skogbranner. Andre studier viser at endringene vil bli mindre dramatisk. Avskogingen, som skjer uavhengig av klimaendringene, kan i seg selv utgjøre en trussel mot regnskogen, da svært mye av regnet i regionen faktisk er resirkulert fordampning fra samme område. Dermed kan samspillet mellom avskoging, globale værsystemer og lokal nedbørsintensitet avgjøre skjebnen til dette enorme skogområdet.

Issmelting i Antarktis

Mye av innlandsisen i Vest-Antarktis ligger på en såle av fjell som er lavere enn havoverflaten. Hvis havet varmes opp og isen trekker seg tilbake kan man risikere at varmere vannmasser smelter isen nedfra. Forskerne vet at isen i Vest-Antarktis har trukket seg kraftig tilbake flere ganger, og var sannsynligvis helt borte i varmeperioden for 3.5 mill år siden (Pliocen tid) da CO₂-nivået var bare litt høyere enn dagens. Da stod havet 10-20m høyere enn i dag.

Sahara – mer regn eller mer tørke?

Det er stor usikkerhet knyttet til Sahara-ørkenen og den årlige monsunen i Vest-Afrika. Historiske data viser at ørkenen har fått regn og dermed vegetasjon i enkelte varme perioder tidligere i jordens historie. Noen klimamodeller sier at den Vest-Afrikanske monsunsyklusen vil forsvinne, men de spår ulike utfall av denne endringer: Resultatene spriker mellom mer regn, som betyr mer vegetasjon, eller mer tørke og flere døgn med ekstremvarme, som betyr ørkenspredning. Om man legger de mest optimistiske resultatene til grunn, kan dette altså være et vippepunkt med positive lokale effekter.