Kühlgrenztemperatur einfach erklärt

Feuchtkugeltemperatur: Wenn ein Mensch die Hitze nicht mehr erträgt

von Oliver Scheel

Es sind nicht die Stürme und nicht die Überschwemmungen – in der sich zuspitzenden Klimakrise sterben die meisten Menschen an Hitze. Die Hitzewelle im Jahr 2003 ausgelöst von Hoch MICHAELA tötete bis zu 70.000 Menschen in Europa. Damit gehört sie zu den schwersten Naturkatastrophen Europas in den vergangenen 100 Jahren. Was aber passiert, wenn Menschen an Hitze sterben? Eine entscheidende Rolle spielt dabei die Feuchtkugeltemperatur. Wir versuchen hier einmal, dieses komplizierte Phänomen so einfach wie möglich zu erklären.

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Zunächst einmal müssen wir die beiden entscheidenden Begriffe beim Tod durch Hitze ganz kurz vorstellen: Die Kühlgrenztemperatur wird gemessen als Feuchtkugeltemperatur. Das ist die tiefste Temperatur, die sich durch Verdunstungskühlung erreichen lässt. Im Folgenden reden wir der Einfachheit halber nur von der Feuchtkugeltemperatur.

Welche Faktoren müssen nun greifen, damit wir Menschen bei Hitze sterben? Und was hat die Luftfeuchtigkeit damit zu tun? Als erstes ist klar, dass der Mensch als Warmblüter überschüssige Hitze loswerden muss, wenn er seine Körpertemperatur bei 37 Grad stabil halten will. Das machen wir durch Schwitzen.

So weit, so einfach. Schwitzen ist Verdunstungskühlung. Dafür muss allerdings die Luftfeuchtigkeit ausreichend niedrig sein, sonst kann durch Verdunstung keine Hitze abgegeben werden. Und jetzt wird es interessant. Denn der Mensch kommt an seine Grenzen, wenn Luftfeuchtigkeit und Temperatur zusammen ein kritisches Niveau erreichen. Dies wird durch die Feuchtkugeltemperatur ermittelt. Gemessen wird die Feuchtkugeltemperatur mit Thermometern, die von einem feuchten Tuch bedeckt und einem stetigen Luftstrom ausgesetzt sind. Sie liegt meist deutlich unter der Lufttemperatur.

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Immer mehr Hitzewellen erreichen den kritischen Schwellenwert

A woman (R) wets her burqa to cool her father's head outside the Jinnah Postgraduate Medical Centre (JPMC) in Karachi, Pakistan, June 24, 2015. Pakistan's financial capital of Karachi is wilting in a four-day heat wave that has killed more than 780 p
Die Zahl der Hitzewellen nimmt zu. Hitze ist für Menschen eine absolut tödliche Gefahr

Wenn die Feuchtkugeltemperatur ein kritisches Maß erreicht, können wir noch so stark schwitzen, wir erreichen keinen kühlenden Effekt mehr. Wir benötigen dann Abhilfe von außen, zum Beispiel einen klimatisierten Raum. Forscher haben berechnet, dass der Mensch eine Feuchtkugeltemperatur von 35 Grad Celsius etwa sechs Stunden überleben kann. Die wird beispielsweise bei einer relativen Luftfeuchte von 50 % und gleichzeitiger Lufttemperatur von 46 Grad Celsius erreicht.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass schon Ende dieses Jahrhunderts manche Erdregionen vor allem in Südasien deshalb unbewohnbar werden. In mehreren Hitzewellen, so 2015 in der Region Iran/Irak, kletterte das Thermometer auf knapp 50 Grad bei einer Leuchtfeuchtigkeit von unter 50. Da hält es ein Mensch nicht lange aus. Auch die jetzige Hitzewelle in Indien und Pakistan bringt absolut grenzwertige Parameter mit sich für das Überleben der Menschen.

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Auch Tiere sterben bei einer bestimmten Kühlgrenztemperatur.

Bei so einer feuchten und extremen Hitze sterben nicht nur wir Menschen, sondern alle Warmblüter, die keine Zuflucht in einem klimatisierten Gebäude finden. Bei trockener Hitze können wir unseren Haushalt durch Schwitzen gut kühlen. Wenn aber zum Beispiel heiße, feuchte Meeresluft über das Land getragen wird, dann kann sie da eine tödliche Feuchtkugeltemperatur erzeugen. Das geschieht am ehesten da, wo das Wasser sehr warm ist und an der Küste große Hitze herrscht – zum Beispiel auf der Arabischen Halbinsel.

Diese Wissenschaft ist noch sehr jung. Erst im Jahr 2010 wurde in den „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS) eine Studie zu diesem Thema veröffentlicht. Allerdings gingen die Forscher damals davon aus, dass es einer Erderwärmung von sieben Grad bedarf, um die kritische Kühlgrenztemperatur zu erreichen. Das hat sich als falsch erwiesen, es genügt schon eine wesentlich geringere Erderwärmung.

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(osc)