Hitzewellen fühlen sich heißer an und wir messen sie auch falsch

Obwohl wir alle wissen, dass es auf der Erde im Allgemeinen heißer wird, ist Hitze nicht der einzige Faktor, der beeinflusst, wie heiß wir uns tatsächlich fühlen.

Aufgrund sich ändernder Umweltbedingungen und Eigenarten unserer Physiologie fühlen sich Hitzewellen bis zu 10 °C (18 °F) heißer an, als herkömmliche Messungen vermuten lassen, wie neue Forschungsergebnisse ergaben.

Der US National Weather Service (NWS) nutzt die scheinbare Temperatur – auch Hitzeindex genannt –, um zu messen, wie sich diese Umweltbedingungen physiologisch für uns anfühlen.

Aber die neuen Wetterextreme, mit denen wir heute konfrontiert sind, haben die Grenzen des Systems an seine Grenzen gebracht. Die physiologischen Reaktionen des Schwitzens und Abkühlens würden wiederum die Schätzungen unseres Gehirns zur relativen Temperatur beeinflussen.

Der Physiker Robert Steadman berechnete 1979 die Hitzeindexskala, indem er maß, wie sich unterschiedliche Temperaturen bei unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit auf die Durchblutung unserer Haut auswirken.

Bei einer durchschnittlichen Luftfeuchtigkeit von etwa 70 Prozent würde ein typischer menschlicher Körper im Schatten also 20 °C als 20 °C empfinden.

Bei höheren Temperaturen wäre der Körper zunehmend auf den verdunstenden Schweiß angewiesen, um sich abzukühlen, wodurch er sich heißer anfühlte, als er tatsächlich war.

Eine Temperatur von etwa 30 °C könnte beispielsweise eher wie 34,5 °C erscheinen. Bei erhöhter Luftfeuchtigkeit wird diese Ungleichheit nur noch schlimmer.

Der Feuchtigkeitsfaktor ist einer der Gründe, warum das Vereinigte Königreich damit zu kämpfen hat jüngste Hitzewellen , obwohl es nur Temperaturen erreichte, die an anderen Orten der Welt als normal für den Sommer gelten würden.

Je höher die Luftfeuchtigkeit, desto schwieriger ist es für unseren Körper, Schweiß zu nutzen, um uns durch Verdunstungskühlung abzukühlen. Unser Körper spült unser Blut auch durch Venen, die näher an der Hautoberfläche liegen, um Wärme abzuleiten.

Eine Studie Anfang dieses Jahres haben herausgefunden, dass wir Kombinationen aus hoher Hitze und Luftfeuchtigkeit noch schlechter vertragen als bisher angenommen, mit einer Temperaturobergrenze von nur 31 °C bei voller Luftfeuchtigkeit.

Und zu unserem Unglück nimmt mit jedem Grad Celsius, den sich unsere Atmosphäre erwärmt, auch der Wasserdampf zu rund 7 Prozent .

Das NSW verlässt sich auf den Hitzeindex, um regelmäßig öffentliche Warnungen herauszugeben, und Forscher nutzen ihn, um die physiologischen Auswirkungen einer künftigen Erwärmung abzuschätzen.

In den meisten Fällen stellt dieses Maß genau dar, wie sich diese Umweltbedingungen auf uns auswirken. Allerdings wurde der Hitzeindex nie für die extremen Hitze- und Feuchtigkeitsverhältnisse entwickelt, mit denen wir heute konfrontiert sind – also extreme Temperaturen immer schwerwiegender und die Häufigkeit nimmt zu.

Beispielsweise wurde eine relative Luftfeuchtigkeit von 80 Prozent nur für Temperaturen zwischen 15 und 31 °C physiologisch erfasst, doch in einigen Teilen der USA steigen die Temperaturen mittlerweile wochenlang über 32 °C.

Eine einfache Ausweitung der Berechnungen durch die Anwendung derselben Formel auf extremere Bedingungen entspricht leider nicht dem, was physisch mit unserem Körper geschieht.

„Meistens ist der Hitzeindex, den Ihnen der Nationale Wetterdienst gibt, genau der richtige Wert.“ „Nur in diesen extremen Fällen erhalten sie die falsche Nummer“, erklärt Klimaphysiker David Romps von der University of California, Berkeley.

„Wenn man anfängt, den Hitzeindex wieder auf physiologische Zustände abzubilden, und merkt, dass diese Menschen so gestresst sind, dass sie einen sehr erhöhten Blutfluss in der Haut haben, bei dem dem Körper fast keine Tricks mehr zur Verfügung stehen, um diese Art von Stress zu kompensieren.“ Hitze und Feuchtigkeit. Wir sind also näher an diesem Rand, als wir vorher dachten.“

An den schwülsten Tagen erleben wir jetzt, dass diese Maßnahme bis zu 10 °C ausfällt.

So Anfang dieses Jahres Romps und der UC Berkeley-Physiker Yi-Chuan Lu den Hitzeindex erweitert für alle Temperaturen und alle Luftfeuchtigkeitsniveaus, indem wir auch unsere Physiologie berücksichtigen.

„Die ursprüngliche Tabelle hatte einen sehr kurzen Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich und dann einen leeren Bereich, in dem Steadman sagte, das menschliche Modell habe versagt.“ sagt Lu. „Steadman hatte die richtige Physik.“ „Unser Ziel war es, es auf alle Temperaturen auszudehnen, damit wir eine genauere Formel haben.“

Steadmans Modell bricht zusammen, wenn 100 Prozent Luftfeuchtigkeit an der Hautoberfläche uns daran hindert, weiter zu schwitzen. Durch die Erkenntnis, dass wir auch weiterhin den Schweiß ersetzen, der frei tropft, könnten die von Steadman entwickelten Formeln in neue Temperatur- und Feuchtigkeitsgrenzen gebracht werden.

„Ich bin kein Physiologe, aber wenn es richtig heiß wird, passieren dem Körper viele Dinge.“ sagt Tobt. „Durch die Umleitung von Blut zur Haut wird das System belastet, da Blut entnommen wird, das sonst zu den inneren Organen geleitet würde, und es zur Haut geleitet wird, um zu versuchen, die Hauttemperatur zu erhöhen.“ „Die von der NWS verwendete und weit verbreitete Näherungsberechnung spielt versehentlich die Gesundheitsrisiken schwerer Hitzewellen herunter.“

In ihrer neuesten Arbeit wandte das Team seinen aktualisierten Hitzeindex auf die 100 größten Hitzewellen zwischen 1984 und 2020 an. Sie identifizierten den Mittleren Westen als die Heimat der physiologisch gefährlichsten Hitze in den USA und nicht den Süden, wie zuvor berichtet.

Es war bekannt, dass die Böden des Mittleren Westens während der schwersten Hitzewellen feucht waren, darunter eine besonders schwere im Juli 1995 – ein Hinweis auf die hohe Luftfeuchtigkeit, die zu 465 Todesfällen führte.

Der alte Index deutete darauf hin, dass die Hautdurchblutung der Menschen um 90 Prozent gestiegen wäre, während der neue Index nun zeigt, dass es sich eher um einen Anstieg um 170 Prozent handelte. Und das war für Leute im Schatten.

Denn gerade in den USA sind Hitzewellen bereits die häufigste wetterbedingte Todesursache einwirkend Ältere Menschen und Menschen, die draußen arbeiten müssen, und die Bedingungen werden sich noch verschlechtern, ist der Hitzeindex ein entscheidender Maßstab, um die richtigen Ergebnisse zu erzielen.

„Ein Hitzeindex von 200 °F [93 °C] ist eine Obergrenze dessen, was überlebensfähig ist“, sagt Tobt. „Aber jetzt, da wir dieses Modell der menschlichen Thermoregulation haben, das unter diesen Bedingungen funktioniert, was bedeutet es eigentlich für die zukünftige Bewohnbarkeit der Vereinigten Staaten und des Planeten insgesamt?“ „Es gibt einige beängstigende Dinge, die wir sehen.“

Diese Forschung wurde veröffentlicht in Umweltforschungsbriefe .