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Hitze: Wie viel Schwüle halten wir aus?

Hitze: Wie viel Schwüle halten wir aus?

Die Kombination von Hitze und hoher Luftfeuchtigkeit kann lebensbedrohlich für den Menschen sein, da sich unser Körper bei extremer Schwüle nicht mehr abkühlen kann. Die Verdunstung nimmt nämlich ab, je feuchter die Luft ist. Ein geeignetes Maß dafür stellt die Feuchtkugeltemperatur dar.

Eine für den Menschen wichtige, aber allgemein wenig bekannte Größe ist die Feuchtkugeltemperatur (englisch: wet-bulb temperature). Sie vereint Temperatur und relative Feuchte der Luft und gibt die tiefste Temperatur an, die sich durch Verdunstungskühlung erreichen lässt. Der Effekt der Verdunstungskühlung wird zum Beispiel in der Raumlufttechnik genutzt, um  die Temperatur in Innenräumen zu senken. Aber auch der menschliche Körper kühlt sich, um eine Körpertemperatur von ungefähr 36°C dauerhaft zu halten, über diesen Mechanismus – und genau das macht die Feuchtkugeltemperatur so interessant. Entscheidend dabei ist, dass die Verdunstung abnimmt, je feuchter die Luft ist.

Wie kühlen wir uns ab?

Über den Stoffwechsel erzeugt der Körper Energie und die Körpertemperatur steigt an. Um diesen Anstieg auszugleichen, gibt es mehrere Methoden. Einerseits nutzt der Körper das Prinzip des fühlbaren Wärmestroms. Ist der Körper wärmer als die Umgebungstemperatur, fließt die Luft vom warmen Körper zur kühleren Umgebungsluft. Die abgegebene Wärme wird dann über die Luftströmung abtransportiert. Ist die Lufttemperatur niedrig und es wird zu viel Energie an die Umgebung abgegeben, wirkt man zum Beispiel mit Kleidung entgegen.

Im Osten Österreichs gibt es bis zu 34 Grad.
Ventilatoren wirken kühlend, da sie die vom Körper abgegebene Wärme schneller abführen.

Verdunstungskühlung

Ist die Umgebungstemperatur zu hoch oder die Luftströmung zu schwach, hat der menschliche Körper ein weiteres ausgeklügeltes System: Steigt die Körpertemperatur an, zum Beispiel aufgrund von Bewegung, beginnt er zu schwitzen. Der Schweiß auf der Haut verdunstet und die dazu nötige Energie wird dem Körper entzogen (Verdunstungskühlung). Auch die „Nebelduschen“ etwa in Wien sorgen dank der winzigen Tropfen für eine rasche Abkühlung durch Verdunstung auf der Haut. Dieser Prozess ist besonders effektiv bei trockener Hitze und etwas Wind.

Bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit funktioniert dieser Mechanismus nicht mehr ausreichend, der Schweiß kann nicht mehr verdunsten und damit auch keine Körperwärme abtransportiert werden. Bei einer theoretischen Temperatur von 36°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100% könnte sich der Körper also nicht mehr kühlen und bei gleichbleibenden Bedingungen wäre der Tod die Folge.

Feuchtkugeltemperatur

An diesem Punkt kommt die Feuchtkugeltemperatur ins Spiel. Sie gibt an, wie gefährlich die Kombination aus Temperatur und relativer Feuchte für den menschlichen Körper ist. Werte im oberen 20er Bereich setzen dem Körper bereits zu und verhindern eine ausreichende Abkühlung. Steigt die Feuchtkugeltemperatur auf über 31 Grad werden die Bedingungen selbst für gesunde, junge Menschen lebensbedrohlich (neue Studie dazu), bislang galten 35 Grad als das theoretische Überlebenslimit für den Menschen (siehe Studie).

Im roten Bereich wird es für gesunde Menschen lebensbedrohlich. © W. Larry Kenney, CC-BY-ND

Man sagt also nicht umsonst, dass extreme Hitze in trockener Luft wie etwa in der Wüste für den Körper besser zu verkraften ist, als Hitze bei hoher Luftfeuchtigkeit, so kann man Temperaturen um 46 Grad bei einer relativen Feuchtigkeit unter 20% besser ertragen, als 36 Grad bei 70% Luftfeuchtigkeit.

Die Feuchtkugeltemperatur je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

In Österreich kommt es an schwülen Tagen zu Werten zwischen 20 und 25 Grad. Noch höhere Werte in der näheren Umgebung treten häufig in Norditalien auf, so werden hier manchmal Werte zwischen 25 und 28 Grad gemessen. Vereinzelt wurden aber auch schon Spitzen um 31 Grad erreicht, wie etwa an der Mittelmeerküste in Triest am 1. August 2020. Weltweit sind Extremwerte bis 35 Grad bislang selten, sie wurden aber bereits mehrfach in subtropischen Küstenregionen gemessen, wie etwa im Iran an der Küste  des Persischen Golfs, wenn auch nur vorübergehend für wenige Stunden. Bei der extremen Hitzewelle in Pakistan und Nordindien im Mai 2022 wurde etwa Jacobabad eine maximale Feuchtkugeltemperatur von 33,6 Grad und in Delhi von 33,7 Grad gemessen.

ERA5-Reanalyse der höchsten jährlichen Feuchtkugeltemperatur (>27). © Science Advances, Vol. 3, no. 8

Höhere Werte durch Klimawandel

Durch den Klimawandel nimmt die Feuchtkugeltemperatur tendenziell zu, was etwa in Teilen Indiens, Pakistans und von Bangladesch zu einem großen Problem wird. Etwa im großen Indus-Tal und in der Gangesebene wären im Worst-Case-Szenario vier Prozent der Bevölkerung zumindest einmal zwischen 2071 und 2100 mit tödlichen Hitzewellen von über 35 Grad Feuchtkugeltemperatur konfrontiert bzw. 75% mit lebensbedrohlichen Hitzewellen von über 31 Grad Feuchtkugeltemperatur.

Mehr dazu in dieser Studie auf ScienceAdvances.

Mittlere jährliche max. Feuchtkugeltemperatur von 1976 bis 2005 (B) sowie die Prognosen für 2071 bis 2100 je nach Temperaturanstieg.
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