Extremereignisse

Hitzewellen und Gesundheit

Die bisher stärkste Hitzewelle ereignete sich im Mai 2016 (Abb. 1) mit einem Temperaturrekord im Nordwesten Rajasthans, ein Bundesstaat in NW-Indien, von 52,4 °C.¹ Aber auch während der Hitzewelle im Mai 2015 wurden in Teilen des Landes zwischen 45 °C und 49 °C gemessen.² Einige Hitzewellen erstreckten sich über große Gebiete des Landes. Insbesondere die Hitzewelle von 1998 besaß unter allen Hitzewellen im Zeitraum 1950-2010 die größte Ausdehnung und betraf große Teile Indiens.³

Abb. 1: Maximale Tagestemperaturen für das Jahr 2016 in Südasien^B1

Extreme Hitze kann erhebliche Folgen für die menschliche Gesundheit haben. Besonders betroffen sind davon Kinder, ältere Menschen und chronisch Kranke sowie Menschen in sozial prekären Verhältnissen. Laut Weltbank lebten in Indien 2011 etwa 1,24 Milliarden Menschen. Ein Viertel davon lebt unter größter Armut, haben keinen Zugang zu Elektrizität und sauberem Wasser und sind den Folgen von Hitzewellen besonders stark ausgeliefert, so dass immer wieder Tausende von Todesopfern zu beklagen sind .⁴

Abb. 2: Regionale Verteilung der maximalen Kühlgrenztemperatur gemittelt über den Zeitraum 1979-2015.^B2

Bei der Wirkung auf den menschlichen Körper kommt es nicht nur auf die hohen Temperaturen an, sondern auch auf die in Indien oft hohe hohe Luftfeuchtigkeit. Als Maß dafür wird die sogenannte Kühlgrenztemperatur benutzt. Sie drückt aus, auf welchen Wert Luft durch Verdunstung bis zum Sättigungswert (100 % relative Luftfeuchtigkeit) abgekühlt werden kann. Eine Temperatur von 50 °C mit einer Luftfeuchte von 80 % besitzt z.B. eine Kühlgrenztemperatur von 36 °C.⁵ Schon bei einer Kühlgrenztemperatur von 35 °C ist menschliches Überleben nicht mehr möglich, da sich der menschliche Körper durch Schwitzen nicht mehr selbst abkühlen kann. Eine Kühlgrenztemperatur von 35 °C kommt allerdings weltweit unter den heutigen klimatischen Bedingungen praktisch nicht vor. Sie liegt selbst bei gegenwärtigen Hitzewellen, die Tausende Tote erforderten, maximal zwischen 29 °C und 31 °C.⁶

Global gibt es vor allem drei Regionen, in denen eine Kühlgrenztemperatur von 28 °C bei Hitzewellen überschritten wird: 1. SW-Asien um den Persischen Golf und das Rote Meer, 2. Süd-Asien im Indus- und Ganges-Tal und 3. das östliche China (Abb. 2). In den ausgedehnten Talregionen am Indus und Ganges sind die feuchten Hitzewellen wegen der sehr hohen Dichte der Bevölkerung, die zudem zu einem erheblichen Teil ohne den Schutz von Gebäuden in der Landwirtschaft tätig ist, besonders gefährlich.⁷ Gründe für die hohe Luftfeuchtigkeit in dieser Region liegen zum einen in den feuchten Luftmassen, die mit dem Sommermonsun vom Arabischen Meer und dem Golf von Bengalen ins Landesinnere transportiert werden. Zum anderen verdunstet hier sehr viel Wasser über den ausgedehnten Bewässerungsflächen in beiden Tälern (Abb. 4). Schon während der Hitzewelle 2015 lagen die Kühlgrenztemperaturen hier nur wenig unter 30 °C. 2016 waren sie deutlich höher und erreichten über 30 °C. Der Grund könnten sehr hohe Temperaturen im Indischen Ozean und der starke El Nino 2015/16 gewesen sein.⁸

Trends und Ursachen

Abb. 3: Mitteltemperaturen im Sommer (April-September) 1960-2009^B3

Die Jahresmitteltemperaturen haben sich in Indien in den letzten 100 Jahren nur um ca. 0,5 °C erhöht (Abb. 3) und damit nur halb so viel wie im globalen Mittel. Im zeitlichen Verlauf gleicht die Erwärmung in Indien allerdings grob der globalen Erwärmung und ist in den letzten drei Jahrzehnten sogar um 0,2 °C pro Jahrzehnt angestiegen.⁸ Auch die sommerlichen Mitteltemperaturen sind in Indien um etwa 0,5 °C angestiegen. Projektionen sagen eine Zunahme der jährlichen Mitteltemperatur bis 2100 je nach Szenario um 2,2-5,5 °C voraus.¹

Abb. 4: Bodenbedeckung in Südasien mit Bewässerungsflächen im Indus- und Gangestal^B4

Über die Frage einer Zunahme von heißen Tagen bzw. Hitzewellen in Indien bestehen unterschiedliche Auffassungen. Während Mishra et al. (2017)Einerseits wird eine Zunahme in der Anzahl der Hitzewellen zwischen 1951 und 2015 festgestellt,⁹ andererseits konnte bei den über ganz Indien gemittelten jährlichen Maximumtemperaturen im Gegensatz zu den meisten anderen Regionen in der Welt kein Trend ermittelt werden.⁵ Als eine wichtige Ursache für die ausbleibende Zunahme der Maximaltemperaturen in Indien die stark steigenden Aerosolemissionen des Landes angesehen, die der Erwärmung entgegen gewirkt hätten. Als eine weitere Ursache wird die zunehmende Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen in den Hitzegebieten (Abb. 4) angenommen. Die größeren Wasserflächen befördern die Verdunstung, wodurch es zu einem Abkühlungseffekt kommt. Andererseits erhöhen sich dadurch aber auch der Wasserdampfgehalt der Luft und damit die Kühlgrenztemperatur mit der Folge einer stärkeren gesundheitlichen Belastung.

Projektionen

Abb. 5: 30jahres-Mittel (1976-2005 und 2071-2100) der jährlichen Tageshöchsttemperaturen historisch und nach dem Szenario RCP8.5^B5

Nach Modellsimulationen wird sich das Vorkommen tödlicher Hitzewellen in Indien erheblich verstärken. Extreme Hitzewellen, die heute nur alle 25 Jahre einmal vorkommen, könnten sich bis zum Ende des 21. Jahrhunderts in manchen Regionen jedes Jahr ereignen.

Je nach Definition von extremen Hitzewellen werden die Schwerpunkte großer Hitzebelastung regional verschieden liegen. Geht man nur von der Tageshöchsttemperatur aus, werden mit dem Fortschreiten des Klimawandels besonders die trockenen Regionen in Pakistan und im Nordwesten Indiens in der Vormonsunzeit stärkere und häufigere Hitzewellen erfahren (Abb. 5). So wurden für die Wüstengebiete im südöstlichen Pakistan und nordwestlichen Indien für das Ende des 21. Jahrhunderts Maximumtemperaturen von über 55 °C projiziert. In der pakistanischen Hafenstadt Karachi könnten bei dem Szenario RCP8.5 sogar 58 °C überschritten werden. Aber auch die meisten anderen Städte, die nicht in höheren Lagen liegen, müssen mit über 50 °C rechnen. Extreme Temperaturen, die heute nur alle 25 Jahre einmal vorkommen, werden sich nach RCP8.5 alle zwei Jahre ereignen und auch nach RCP4.5 noch alle fünf Jahre einmal.⁷

Abb. 6: 30jahres-Mittel (1976-2005 und 2071-2100) der jährlichen maximalen Kühlgrenztemperatur historisch und nach dem Szenario RCP8.5^B6

Berücksichtigt man neben der hohen Tagestemperatur auch die Luftfeuchtigkeit und legt die Kühlgrenztemperatur als Maßstab für schwere Hitzewellen zugrunde, werden die stärksten Hitzegefahren durch den Klimawandel im Indus- und Gangestal und in den östlichen Küstengebieten Indiens während der Monsunzeit erwartet (Abb. 6). Bei dem Szenario RCP8.5 wird die Überlebensgrenze der Kühlgrenztemperatur von 35 °C bis 2100 in einigen Gebieten im nordöstlichen Indien und in Bangladesch übertroffen werden. Die ebenfalls schon extrem gesundheitsgefährdende Kühlgrenztemperatur von 31 °C wird nach Modellexperimenten wahrscheinlich über großen Teilen Südasiens überschritten.⁷

Während der Abkühlungseffekt durch Aerosole aufgrund einer verbesserten Luftreinhaltepolitik in Zukunft wahrscheinlich abnehmen wird, ist damit zu rechnen, dass es zu einer höheren Verdunstung (und damit stärkeren Abkühlung) durch mehr Bewässerungsflächen kommen wird. Beide Prozesse könnten sich im Hinblick auf den Temperatureffekt weitgehend aufheben. Zusammen mit einer höheren Meeresoberflächentemperatur im nördlichen Indischen Ozean wird die verstärkte Verdunstung aber zu mehr Luftfeuchtigkeit und damit zu einer höheren Kühlgrenztemperatur führen, mit erheblichen Folgen für die menschliche Gesundheit.⁵

Anmerkungen:
1. Mazdiyasni, O., A. AghaKouchak, S. J. Davis, S. Madadgar, A. Mehran, E. Ragno, M. Sadegh, A. Sengupta, S. Ghosh, C. T. Dhanya, M. Niknejad, (2017): Increasing probability of mortality during Indian heat waves. Sci. Adv. 3, e1700066
2. Wikipedia: 2015 Indian heat wave
3. Sharma, S., & P. Mujumdar (2017): Increasing frequency and spatial extent of concurrent meteorological droughts and heatwaves in India,Scientific Reports 7
4. Azhar, G.S., D. Mavalankar, A. Nori-Sarma, A. Rajiva, P. Dutta et al. (2014): Heat-Related Mortality in India: Excess All-Cause Mortality Associated with the 2010 Ahmedabad Heat Wave. PLoS ONE 9(3): e91831. doi:10.1371/journal.pone.0091831
5. van Oldenborgh, G.J., S. Philip, S. Kew, M. van Weele, P. Uhe, F. Otto, R. Singh, I. Pai, and K. AchutaRao (2017): Extreme heat in India and anthropogenic climate change, Nat. Hazards Earth Syst. Sci. Discuss., doi:10.5194/nhess-2017-107
6. Coffel, E.D., Ra.M. Horton and A. de Sherbinin (2018): Temperature and humidity based projections of a rapid rise in global heat stress exposure during the 21st century. Environ. Res. Lett. 13 (2018) 014001
7. Im, E.-S., J.S. Pal, E.A.B. Eltahir (2017): Deadly heat waves projected in the densely populated agricultural regions of South Asia. Sci. Adv. 3, e1603322
8. Kothawale, D.R., A.A. Munot, K.K. Kumar (2010): Surface air temperature variability over India during 1901–2007, and its association with ENSO, Climate Research 42: 89–104
9. Mishra, V., S. Mukherjee, R. Kumar and D.A. Stone (2017): Heat wave exposure in India in current, 1.5 °C, and 2.0 °C worlds, Environ. Res. Lett. 12
10. Zur Definition s. DWD: Aerosol Optische Dicke
11. Feichter, J. (2003): Aerosole und das Klimasystem, Physik unserer Zeit 34, 72-79

Bildquellen:
B1. an Oldenborgh, G.J., S. Philip, S. Kew, M. van Weele, P. Uhe, F. Otto, R. Singh, I. Pai, and K. AchutaRao (2017): Extreme heat in India and anthropogenic climate change, Nat. Hazards Earth Syst. Sci. Discuss., doi:10.5194/nhess-2017-107;
Lizenz: CC BY
B2. Im, E.-S., J. S. Pal, E. A. B. Eltahir (2017): Deadly heat waves projected in the densely populated agricultural regions of South Asia. Sci. Adv. 3, e1603322; Lizenz: CC BY-NC
B3. Mazdiyasni, O., A. AghaKouchak, S. J. Davis, S. Madadgar, A. Mehran, E. Ragno, M. Sadegh, A. Sengupta, S. Ghosh, C. T. Dhanya, M. Niknejad, (2017): Increasing probability of mortality during Indian heat waves. Sci. Adv. 3, e1700066; Lizenz: CC BY-NC
B4. Im, E.-S., J. S. Pal, E. A. B. Eltahir (2017): Deadly heat waves projected in the densely populated agricultural regions of South Asia. Sci. Adv. 3, e1603322; Lizenz: CC BY-NC
B5. Im, E.-S., J. S. Pal, E. A. B. Eltahir (2017): Deadly heat waves projected in the densely populated agricultural regions of South Asia. Sci. Adv. 3, e1603322; Lizenz: CC BY-NC
B6. Im, E.-S., J. S. Pal, E. A. B. Eltahir (2017): Deadly heat waves projected in the densely populated agricultural regions of South Asia. Sci. Adv. 3, e1603322; Lizenz: CC BY-NC

Autor: Dieter Kasang