An heißen, feuchten Tagen sind Arbeiter im Freien einem höheren Risiko ausgesetzt. AP Foto/Swoan Parker
Extreme Hitze hat Rekorde gebrochen in ganz Europa, Asien und Nordamerika, wobei Millionen von Menschen tagelang in Hitze und Luftfeuchtigkeit schwitzen, die weit über dem „Normalwert“ liegt.
Death Valley-Hit 128 Grad Fahrenheit (53.3 Grad Celsius) am 16. Juli 2023 – nicht ganz der weltweit heißeste Tag seit Beginn der Aufzeichnungen, aber nah dran. Phoenix brach mit eine Rekord-Hitzesträhne 19 aufeinanderfolgende Tage mit Temperaturen über 110 F (43.3 C), begleitet von einer langen Reihe von Nächten, in denen die Temperatur nie unter 90 F (32.2 C) sank, so dass Menschen ohne Klimaanlage kaum Gelegenheit hatten, sich abzukühlen. Global gesehen hatte die Erde wahrscheinlich ihre heißeste Woche aller Zeiten Anfang Juli.
Hitzewellen sind immer aufgeladen, wenn sich das Klima ändert – hält länger an, wird häufiger und wird einfach heißer.
Eine Frage, die sich viele Menschen stellen, lautet: „Wann wird es zu heiß für normale Alltagsaktivitäten, wie wir sie kennen, selbst für junge, gesunde Erwachsene?“
Die Antwort geht über die Temperatur hinaus, die Sie auf dem Thermometer sehen. Es geht auch um die Luftfeuchtigkeit. Unser Forschungsprojekte ist darauf ausgelegt, die Kombination aus beiden zu ermitteln, gemessen als „Feuchtkugeltemperatur“. Zusammengenommen stellen Hitze und Feuchtigkeit ein stark erhöhtes Risiko für Menschen dar, und die Kombination davon wird auf niedrigeren Ebenen gefährlich als Wissenschaftler bisher glaubten.
Die Grenzen der menschlichen Anpassungsfähigkeit
Wissenschaftler und andere Beobachter sind besorgt über die zunehmende Häufigkeit extremer Hitze gepaart mit hoher Luftfeuchtigkeit.
Im Nahen Osten kam es in Asaluyeh, Iran, zu einem äußerst gefährlichen Ereignis maximale Feuchtkugeltemperatur von 92.7 F (33.7 C) auf 16. Juli 2023 – über unserer gemessenen Obergrenze der menschlichen Anpassungsfähigkeit an feuchte Hitze. India und Pakistan sind beide auch nahe gekommen.
Die Leute zeigen oft auf a Studie veröffentlicht in 2010 Darin wurde die Theorie aufgestellt, dass eine Feuchtkugeltemperatur von 95 °C (entspricht einer Temperatur von 35 °F bei 95 % Luftfeuchtigkeit bzw. 100 °F bei 115 % Luftfeuchtigkeit) die obere Sicherheitsgrenze darstellt, ab der sich der menschliche Körper nicht mehr durch die Verdunstung von Schweiß von der Körperoberfläche kühlen kann, um eine stabile Körperkerntemperatur aufrechtzuerhalten.
Erst vor kurzem wurde diese Grenze in Laborumgebungen am Menschen getestet. Die Ergebnisse dieser Tests geben Anlass zu noch größerer Besorgnis.
Das PSU HEAT-Projekt
Um die Frage „Wie heiß ist zu heiß?“ zu beantworten Wir brachten junge, gesunde Männer und Frauen in die Noll-Labor an der Penn State University Hitzestress in einer Kammer mit kontrollierter Umgebungstemperatur zu erleben.
Diese Experimente geben Aufschluss darüber, welche Kombinationen von Temperatur und Feuchtigkeit selbst für die gesündesten Menschen schädlich werden.
Jeder Teilnehmer schluckte ein kleines Telemetrie-Pille die kontinuierlich ihre Tiefenkörper- oder Kerntemperatur überwachten. Anschließend saßen sie in einer Klimakammer und bewegten sich gerade so weit, dass sie die minimalen Aktivitäten des täglichen Lebens wie Duschen, Kochen und Essen simulieren konnten. In Hunderten separaten Experimenten erhöhten die Forscher langsam entweder die Temperatur in der Kammer oder die Luftfeuchtigkeit und überwachten, wann die Kerntemperatur des Probanden zu steigen begann.
Die Kombination aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit, bei der die Kerntemperatur der Person kontinuierlich anzusteigen beginnt, wird als „kritische Umweltgrenze"
Unterhalb dieser Grenzen ist der Körper in der Lage, über lange Zeiträume eine relativ stabile Kerntemperatur aufrechtzuerhalten. Oberhalb dieser Grenzwerte steigt die Kerntemperatur kontinuierlich an und das Risiko hitzebedingter Erkrankungen bei längerer Exposition steigt.
Wenn der Körper überhitzt, muss das Herz härter arbeiten, um den Blutfluss zur Haut zu pumpen, um die Wärme abzuleiten, und wenn Sie auch schwitzen, verringert dies die Körperflüssigkeiten. Im schlimmsten Fall kann eine längere Exposition zu einem Hitzschlag führen, einem lebensbedrohlichen Problem, das eine sofortige und schnelle Kühlung und medizinische Behandlung erfordert.
Unsere Studien an jungen gesunden Männern und Frauen zeigen diese obere Umweltgrenze ist sogar noch niedriger als die theoretischen 35 °C. Sie tritt bei einer Feuchtkugeltemperatur von etwa 87 °F (31 °C) in einer Reihe von Umgebungen mit mehr als 50 % relativer Luftfeuchtigkeit auf. Das entspräche 87 F bei 100 % Luftfeuchtigkeit oder 100 F (38 C) bei 60 % Luftfeuchtigkeit.
Ähnlich wie das Hitzeindex-Diagramm des Nationalen Wetterdienstes übersetzt dieses Diagramm Kombinationen aus Lufttemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit in kritische Umgebungsgrenzen, über denen die Körperkerntemperatur ansteigt. Die Grenze zwischen den gelben und roten Bereichen stellt die durchschnittliche kritische Umweltgrenze für junge Männer und Frauen bei minimaler Aktivität dar. W. Larry Kenney, CC BY-ND
Trockene vs. feuchte Umgebungen
Die aktuellen Hitzewellen auf der ganzen Welt überschreiten diese kritischen Umweltgrenzwerte und nähern sich den theoretischen Feuchtkugelgrenzwerten von 95 F (35 °C) oder überschreiten sie sogar.
In heißen, trockenen Umgebungen werden die kritischen Umweltgrenzen nicht durch Feuchtkugeltemperaturen definiert, da fast der gesamte vom Körper produzierte Schweiß verdunstet, was den Körper kühlt. Allerdings kann der Mensch nur begrenzt schwitzen, außerdem gewinnen wir durch die höheren Lufttemperaturen mehr Wärme.
Bedenken Sie, dass diese Grenzwerte ausschließlich darauf basieren, einen übermäßigen Anstieg Ihrer Körpertemperatur zu verhindern. Selbst niedrigere Temperaturen und Luftfeuchtigkeit können das Herz und andere Körpersysteme belasten.
Eine aktuelle Arbeit aus unserem Labor hat das gezeigt Die Herzfrequenz beginnt zu steigen weit vor unserer Kerntemperatur, da wir Blut zur Haut pumpen. Auch wenn die Überschreitung dieser Grenzwerte nicht unbedingt ein Worst-Case-Szenario darstellt, kann eine längere Exposition für gefährdete Bevölkerungsgruppen wie ältere Menschen und Menschen mit chronischen Krankheiten schwerwiegende Folgen haben.
Unser experimenteller Schwerpunkt liegt jetzt auf der Prüfung älterer Männer und Frauen, da Menschen selbst im Alter weniger hitzetolerant sind. Die zunehmende Häufigkeit von Herzerkrankungen, Atemwegserkrankungen und anderen Gesundheitsproblemen sowie die Einnahme bestimmter Medikamente können das Risiko einer Schädigung noch erhöhen. Einige davon sind über 65 Jahre alt 80 % bis 90 % der Opfer von Hitzewellen.
So bleiben Sie sicher
Bei großer Hitze ist es wichtig, gut hydriert zu bleiben und Bereiche zu suchen, in denen man sich – auch für kurze Zeit – abkühlen kann.
Während immer mehr Städte in den Vereinigten Staaten expandieren Kühlzentren Um den Menschen zu helfen, der Hitze zu entkommen, wird es immer noch viele Menschen geben, die diese gefährlichen Bedingungen miterleben werden keine Möglichkeit, sich abzukühlen. Der Hauptautor dieses Artikels, W. Larry Kenney, diskutiert mit PBS NewsHour die Auswirkungen von Hitzestress auf die menschliche Gesundheit.
Selbst diejenigen, die Zugang zu einer Klimaanlage haben, schalten diese möglicherweise nicht ein hohe Energiekosten – ein häufiges Ereignis in Phoenix – oder gerade deswegen große Stromausfälle während Hitzewellen oder Waldbränden, wie es im Westen der USA immer häufiger vorkommt
Alles in allem mehren sich die Beweise dafür, dass der Klimawandel nicht nur ein Problem der Zukunft ist. Es ist eines, mit dem die Menschheit derzeit konfrontiert ist und das sie frontal angehen muss.
Über den Autor
W. Larry Kenney, Professor für Physiologie, Kinesiologie und menschliche Leistungsfähigkeit, Penn State; Daniel Vecellio, Geograph-Klimatologe und Postdoktorand, Penn State; Rachel Cottle, Ph.D. Kandidat für Bewegungsphysiologie, Penn State und S. Tony Wolf, Postdoktorand in Kinesiologie, Penn State
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
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