Einfluss des Klimawandels auf die UV-Belastung

Quelle: jozsitoeroe/Stock.adobe.com

Einflüsse der Treibhausgase auf die weltumspannende Ozonschicht

Die durch den Mensch verursachten Emissionen von ozonabbauenden Stoffen führten zu einem Rückgang des stratosphärischen Ozons. In den mittleren Breitengraden der nördlichen Hemisphäre – und damit auch für Deutschland – reduzierte sich die stratosphärische Ozonschicht um etwa 3 Prozent. Dies führte zu einem Anstieg der sonnenbrandwirksamen UV-Bestrahlungsstärke um ungefähr 7 Prozent im Winter und Frühling sowie ungefähr 4 Prozent in Sommer und Herbst.

Obwohl Studien zeigen, dass mit dem Verbot ozonabbauender Stoffe (halogenierte Verbindungen wie beispielweise Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW)) der fortschreitende Abbau der Ozonschicht weltweit gestoppt wurde und sich die Ozonschicht in der oberen Stratosphäre wieder erholt, kann kein deutlicher Anstieg des Gesamtozons in den mittleren Breitengraden (60. Breitengrad Süd bis 60. Breitengrad Nord) verzeichnet werden. Erste Untersuchungen deuten darauf hin, dass sich in den mittleren Breitengraden das Ozon in der oberen Stratosphäre zwar erholt, gleichzeitig aber der Ozonabbau in der unteren Stratosphäre seit 1998 weiter fortschreitet, was der Erholung des Gesamtozons über den mittleren Breitengraden entgegenwirkt. Die Gründe hierfür sind noch nicht abschließend geklärt, aber halogenhaltige Treibhausgase (enthalten Fluor, Chlor, Brom oder Iod), die Ozon abzubauen vermögen, werden als mögliche Ursache diskutiert.

Niedrigozonereignisse (Low Ozone Events, LOEs)

Niedrigozonereignisse sind kleinflächige, "durchziehende" Ozon-arme Luftmassen, die zu plötzlichen, unerwartet hohen UV-Bestrahlungsstärken und damit zu einem erhöhten Risiko für UV-bedingte Erkrankungen, insbesondere für UV-bedingte Krebserkrankungen an Auge und Haut, führen. In 2020 beispielweise stieg der UV-Index Ende März / Anfang April aufgrund eines solchen Niedrigozonereignisses von UVI 3 auf UVI 6 – also auf eine UV-Strahlungsintensität, wie sie normalerweise erst vier bis sechs Wochen später auftritt.

Niedrigozonereignisse in Deutschland sind entweder die Folge eines winterlichen Ozonabbaus (Ozonloch) über dem Nordpol (Arktis) (Niedrigozonereignisse März/April) oder des Konzentrationsausgleichs innerhalb der weltumspannenden Ozonschicht zwischen Äquator und Nordpol (Niedrigozonereignisse Mai/Juni). Vor allem Niedrigozonereignisse Ende März / Anfang April sind gesundheitlich relevant. Die Häufigkeit dieser winterlichen, arktischen Ozonlöcher und damit die Wahrscheinlichkeit für Niedrigozonereignisse Ende März / Anfang April hat in den letzten zwei Jahrzehnten zugenommen. Jüngste Untersuchungen der Arktis-Expedition MOSAiC durch das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), sehen einen eindeutigen Zusammenhang mit menschgemachten Treibhausgas-Emissionen - also mit dem Klimawandel. Zum einen wird Ozon durch halogenhaltige Treibhausgase chemisch abgebaut, zum anderen lassen Treibhausgase die Temperatur in der Stratosphäre über dem Nordpol extrem absinken, was den chemischen Ozonabbau nochmals antreibt. Je kälter die Temperaturen desto größer der Ozonabbau. Die Forscher prognostizieren, dass sich der Ozonabbau über der Arktis bis zum Ende des Jahrhunderts noch intensivieren könnte, wenn die globalen Treibhausgasemissionen nicht schnell und konsequent reduziert werden.

Gesundheitlich relevant sind diese Ende März / Anfang April auftretenden Niedrigozonereignisse, weil zu dieser Jahreszeit das Auftreten hoher UV-Bestrahlungsstärken, wie sie im Frühsommer normal sind, nicht erwartet werden und darum die hierfür notwendigen Sonnenschutzmaßnahmen nicht bedacht werden. Dies gepaart mit der Tatsache, dass es in dieser Jahreszeit noch recht kühl sein kann – vor allem im Norden Deutschlands – und die Menschen in der wärmenden Sonne sein möchten, erhöht das Risiko für eine UV-Überlastung von Haut und Auge. UV-Strahlung ist für den Mensch nicht wahrnehmbar, wodurch es keine Möglichkeit gibt, selbst einschätzen zu können, wie stark die UV-Strahlung ist. Darum ist es wichtig, bereits ab Ende März / Anfang April den UV-Index im Auge zu behalten.

Weniger Bewölkung – mehr sonnige Tage – mehr UV-Bestrahlung

Anomalie der Sonnenscheindauer in Deutschland im Zeitraum 1951 - 2021 Quelle: Deutscher Wetterdienst (DWD)

Der Klimawandel führt dazu, dass sich die für ein Land oder für Teile von Kontinenten bekannten Bewölkungsszenarien verändern, wie Satellitendaten und Klimamodelle veranschaulichen.
In den letzten Jahrzehnten wird in Deutschland eine deutliche Verringerung der Bewölkung gesehen. Dies zeigt sich an einer Zunahme sonniger Tage und damit an einem Anstieg der Sonnenscheinstunden in den letzten Jahren. Aufzeichnungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) lassen deutlich erkennen, dass sich die Anzahl an Sonnenscheinstunden aufs Jahr gesehen im linearen Trend erhöht - von 1951 bis 2021 um 132 Stunden.

Mehr Sonnenscheinstunden bedeuten mehr Zeit, in der UV-Strahlung ungehindert die Erdoberfläche erreichen kann. Auswertungen der Daten des deutschlandweiten UV-Messnetzes lassen erkennen, dass sich damit die Jahressumme der UV-Bestrahlungsstärke erhöht: In Jahren, die sonnig und heiß waren, wie beispielweise 2003 und 2018, liegt diese Summe deutlich über dem 20-jährigen Mittel.

Mehr Wärme – mehr UV-Belastung?

Temperaturanomalie in Deutschland in Deutschland im Zeitraum 1951 - 2021 Quelle: Deutscher Wetterdienst (DWD)

Ein weiterer in Bezug auf den Klimawandel und seine Folgen zu beachtender Faktor ist die Art, wie sich der Mensch der UV-Strahlung aussetzt – also das Verhalten der Menschen. Dies hängt maßgeblich von den herrschenden Wetterverhältnissen und der Temperatur beziehungsweise von der gefühlten Temperatur ab, also von Parametern, die gravierend durch den Klimawandel beeinflusst werden.

Aufzeichnungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) über die letzten Jahrzehnte zeigen, dass in Deutschland nicht nur die Sonnenscheinstunden im Mittel zugenommen haben, sondern auch die Temperatur und die Anzahl der so genannten Sommertage: die Temperatur hat sich von 1951 bis 2021 im Mittel um 1,6 °C erhöht und die Anzahl der Sommertage (Maximum der Lufttemperatur über oder gleich 25 °C) stieg von 1951 bis 2021 um 22,6 Tage.

Anomalie der Anzahl der Sommertage in Deutschland im Zeitraum 1951 - 2021 Quelle: Deutscher Wetterdienst (DWD)

Wissenschaftliche Untersuchungen stützen die Theorie, dass die Menschen sich wegen klimawandelbedingt veränderter Wetterverhältnisse und erhöhter Temperaturen in zunehmenden Maße im Freien aufhalten und so ihre individuelle Netto-UV-Belastung erhöhen. Es wird prognostiziert, dass die Zeit, die bei wärmerem Wetter im Freien verbracht wird, in Gebieten der mittleren und hohen Breitengrade wahrscheinlich am meisten zunehmen wird. Für diese Gebiete zeigen Untersuchungen, dass die Häufigkeit und Dauer von Aktivitäten im Freien bei höheren Temperaturen, das heißt bei Wohlfühltemperaturen bis hin zu leichter Wärmebelastung, zunehmen. Darüber hinaus spielt auch die individuelle Einstellung gegenüber Wärme oder Hitze eine wichtige Rolle. Studien zeigen, dass sich das Verhalten der Menschen den veränderten klimatischen Bedingungen anpassen könnte. Große Hitze könnten Menschen dann beispielsweise auch als angenehm empfinden, sich im Freien aufhalten, statt kühle Räume aufzusuchen, und dadurch die eigene UV-Strahlungsbelastung erhöhen. Andererseits könnte große Hitze dazu führen, dass man sich vermehrt in gekühlten Räumen aufhält, wodurch die individuelle UV-Belastung sinken würde.

Derzeit fehlen noch aussagekräftige, quantitative Analysen über die aus dem Verhalten resultierende Netto-UV-Belastung des Menschen. Hieran wird weiter zu forschen sein. Aber Fakt ist, dass das Verhalten der Menschen und die Anpassung des Verhaltens an die sich ändernden klimatischen Bedingungen ein wichtiger Faktor für die Abschätzung der durch den Klimawandel beeinflussten UV-Strahlungsbelastung und damit des Risikos UV-bedingter Erkrankungen ist.