Warum wir uns ziemlich bald Gedanken zur «Feuchtkugeltemperatur» machen sollten
Die Schweiz steckt gerade in der vierten diesjährigen Hitzewelle. Diese ist in vielerlei Hinsicht rekordverdächtig, trotzdem kommen die Rekordtemperaturen nicht von ungefähr. Schafft die Menschheit nicht sehr bald eine drastische Reduktion des Ausstosses von Treibhausgasen, sehen wir uns bis Ende des Jahrhunderts mit einer durchschnittlichen Erderwärmung von 2,7 Grad konfrontiert. Diese hätte fatale Folgen für die Natur, für unsere Wirtschaft, aber auch für den Menschen als Lebewesen.
Update
Gemäss einer 2023 im renommierten Fachblatt «Nature Sustainability» publizierten Studie müsste ein Drittel der Menschheit in andere Gebiete abwandern, weil die Umstände in ihrer Heimat nicht mehr lebensfreundlich sind. Der gewichtigste Grund dafür ist die zunehmende Hitze – aber nicht nur: Auch die Feuchtigkeit spielt eine entscheidende Rolle, denn sie bestimmt, wie gut sich unser Körper bei Hitze durch Schwitzen abkühlen kann.
Ein Mass für diese Hitzebelastung des Menschen ist die sogenannte Feuchtkugeltemperatur. Wir erklären, was das genau ist und warum uns dieses Mass immer öfter begegnen wird, wenn es um die verheerenden Auswirkungen des Klimawandels geht.
Was ist die Feuchtkugeltemperatur?
Die Feuchtkugeltemperatur wird auch als Kühlgrenztemperatur bezeichnet. Sie verbindet die Temperatur der trockenen Luft (wie man sie normalerweise auf dem Thermometer ablesen kann) mit der Luftfeuchtigkeit. Die Kühlgrenztemperatur wurde spezifisch dazu definiert, um als Mass des Hitzestresses beim Menschen zu dienen.
Etwas kompliziert formuliert handelt es sich dabei um die tiefste Temperatur, die sich durch Verdunstung und Abkühlung in einer bestimmten Umgebung erreichen lässt. Schaut man sich die Messung der Feuchtkugeltemperatur an, wird das Ganze etwas besser verständlich.
Wie misst man die Feuchtkugeltemperatur?
Die Feuchtkugeltemperatur wird – ebenso wie die normale Lufttemperatur – mit einer Art Thermometer gemessen. Allerdings handelt es sich dabei um ein spezielles meteorologisches Messgerät: den sogenannten Psychrometer (psychrós ist Griechisch und bedeutet so viel wie frostig, kühl oder kalt).
Der Psychrometer besteht aus zwei Thermometern, wovon einer uns geläufiger ist. Der andere wird in eine Art feuchtes Tuch oder in feuchte Watte gehüllt. Weil die Feuchtigkeit an diesem Material konstant verdunstet und weil Verdunstung eine kühlende Wirkung hat, wird die zu messende Luft ebenso konstant abgekühlt.
Nun ist entscheidend, dass die Feuchtigkeit schneller verdunsten kann, je trockener die Luft ist. Oder umgekehrt: Ist die Umgebungsluft feuchter, kann sie in der gleichen Zeit weniger Feuchtigkeit aus verdunstenden Materialien – oder eben auch von schwitzenden menschlichen Körpern – aufnehmen und damit weniger stark abkühlen.
Daraus erschliesst sich ebenfalls: Je tiefer die Luftfeuchtigkeit, desto grösser ist der Unterschied zwischen der Lufttemperatur und der Feuchtkugeltemperatur – oder zwischen dem «normalen» Thermometer und demjenigen mit der feuchten Watte.
Die Kühlgrenztemperatur liegt deshalb auch immer unter der Lufttemperatur – ausser, es besteht eine relative Luftfeuchte von 100 Prozent, dann sind beide Masse genau gleich hoch.
Warum wird dieses Mass immer wichtiger?
Der Mensch reguliert, wie viele Tiere auch, seine Körpertemperatur über die Schweissabgabe. Dort spielt die Feuchtkugeltemperatur eine wichtige Rolle: Erreicht sie eine kritische Schwelle, können wir durch das Schwitzen keine Wärme mehr in die Umgebung abgeben, um unsere Körpertemperatur konstant zu halten.
Damit ist im Grunde die Grenze der menschlichen Anpassungsfähigkeit an extreme Hitze erreicht. Wenn wir den Bedingungen nicht entkommen können, kann die Temperatur unseres Körpers über den überlebensfähigen Bereich hinaus ansteigen und die Organe versagen.
Wo liegt der Unterschied zur gefühlten Temperatur?
Die Feuchtkugeltemperatur wird, wie beschrieben, direkt gemessen. Die gefühlte Temperatur, die vielen geläufiger sein dürfte, wird hingegen im sogenannten Hitzeindex abgebildet.
Der Hitzeindex ist ein Mass dafür, wie sich die Lufttemperatur für unseren Körper anfühlt, wenn man die relative Luftfeuchtigkeit mit einbezieht. Er wird für schattige Bereiche berechnet und gibt an, wie unangenehm wir uns fühlen, wenn es heiss und feucht ist.
Wie es das Wort aber bereits sagt, ist der Hitzeindex ein (konstruierter) Index, der jeweils kalibriert werden muss. Es handelt sich deshalb um eine etwas subjektive Messung, die sogar in verschiedenen Ländern in verschiedenen Versionen zum Einsatz kommt. Aus diesem Grund ziehen Klimawissenschaftler zunehmend ein anderes Mass für Hitzestress heran: die Feuchtkugeltemperatur.
Wo kommt die Feuchtkugeltemperatur zur Anwendung?
Das Mass wird vor allem in der Wissenschaft benutzt, der breiten Öffentlichkeit dürfte es (noch) wenig sagen. Gerade wenn es darum geht, die Auswirkungen des Klimawandels und der Erderwärmung auf den Menschen quantitativ ausdrücken zu können, ist die Feuchtkugeltemperatur ein aussagekräftiges Mass.
Es wird aber auch als Zutat für Indizes benutzt, zum Beispiel den «Wet Bulb Globe Temperature»-Index (WBGT). Dieser misst den Hitzestress bei direkter Sonneneinstrahlung und hat seine Anfänge in der US Army: Der WBGT wurde 1956 vom United States Marine Corps in Parris Island, South Carolina, entwickelt. Das Ziel davon war es, Verletzungen durch Hitzestress bei Rekruten zu reduzieren. In diesen Index fliesst neben der Feuchtkugeltemperatur auch die herrschende Windstärke, der Winkel der Sonneneinstrahlung und die Bewölkung.
Auch bei Sportveranstaltungen kommt der WBGT zum Einsatz. So orientiert sich zum Beispiel die FIFA an diesem Index, wenn es um möglichen Hitzestress der Fussballerinnen und Fussballer geht: Bei einer WGBT von mehr als 32 Grad Celsius sind gemäss den Reglementen in beiden Spielhälften Abkühlungspausen vorgeschrieben.
Welche Feuchtkugeltemperatur kann der Mensch aushalten?
Lange ging man davon aus, die Grenze für den Menschen liege bei einer Feuchtkugeltemperatur von etwa 35 Grad – bei einer Aussetzung von mindestens sechs Stunden. Gemäss dem britischen «Guardian» entspricht dies ungefähr einer Trockentemperatur von 40 Grad in Kombination mit einer relativen Luftfeuchte von hohen 75 Prozent.
Eine Studie aus dem Jahr 2022 suggeriert nun aber, dass die Schwelle um einiges tiefer liegen dürfte. Die Forschenden haben dabei junge und gesunde Erwachsene untersucht, die bei hohen Feuchtkugeltemperaturen grundlegende Aktivitäten des täglichen Lebens nachahmen mussten.
«Unsere Daten sind tatsächliche Daten von Menschen und zeigen, dass die kritische Feuchtkugeltemperatur eher bei 31,5 Grad liegt», sagt Larry Kenney, Co-Autor der Studie und Professor der Physiologie.
Was bedeutet diese Erkenntnis? Bill McGuire, Direktor des britischen Hazard Research Centre, warnte gegenüber dem «Guardian»: «Wenn die neuen Erkenntnisse zutreffen, befinden wir uns bei extremer Hitze in einer völlig neuen Situation. Die Zahl der Menschen, die weltweit einer potenziell tödlichen Kombination aus Hitze und Feuchtigkeit ausgesetzt sind, wäre weitaus höher als bisher angenommen.»
Dieser Eindruck wurde nun in der kürzlich veröffentlichten «Nature Sustainability»-Studie, die ein kritisches Bild der Bewohnbarkeit bis Ende des Jahrhunderts zeichnet, bestätigt.
Wo könnte die kritische Feuchtkugeltemperatur überschritten werden?
Ereignisse mit extrem hohen Feuchtkugeltemperaturen von bis zu 35 Grad hätten global zugenommen, schreibt die Nasa. Die Ereignisse, bei denen sie eine Höhe von zwischen 32 und 35 erreichten, haben sich demnach vervierfacht. Weiter kam es zwischen 1979 und 2017 zu etwa 1000 Ereignissen von einer Temperatur von über 31 und etwa ein Dutzend über 35 Grad, in Pakistan, Indien, Saudi-Arabien, Mexiko und Australien. Auffallend ist: Neun davon wurden seit 2005 registriert.
Zu den am stärksten gefährdeten Gebieten gehören gemäss einer Studie aus dem Jahr 2020 Südasien, der Persische Golf und das Rote Meer bis etwa 2050 sowie Ostchina, Teile Südostasiens und Brasilien bis 2070.
«Frühere Studien gingen davon aus, dass dies in einigen Jahrzehnten der Fall sein würde, aber unsere Studie zeigt, dass es jetzt schon passiert», sagte der Hauptautor dieser Studie Colin Raymond, ein Klimawissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der Nasa. «Die Dauer dieser Ereignisse wird zunehmen und die betroffenen Gebiete werden in direkter Korrelation mit der globalen Erwärmung wachsen.»
