Die zunehmende Klimaverschmutzung könnte die Luftqualitätswarnungen in den USA verdoppeln

Während die klimabedingte Umweltverschmutzung zunimmt, zeigen neue Forschungsergebnisse, wie die Luftqualitätswarnungen zunehmen werden und warum einfache Maßnahmen wie das Bleiben in geschlossenen Räumen Leben retten können, insbesondere für die am stärksten gefährdeten Personen.

Studie: Luftqualitätswarnungen, Auswirkungen auf die Gesundheit und Auswirkungen auf die Anpassung an unterschiedliche Klimapolitiken. Bildnachweis: Sambulov Yevgeniy/Shutterstock.com

Ohne eine Reduzierung der Emissionen kann der Klimawandel zu einem Anstieg von Ozon und Feinstaub (FPM) in den USA führen. Eine Studie veröffentlicht in Umweltwissenschaft und -technologie fanden heraus, dass sich die Luftqualitätswarnungen, die Menschen dazu veranlassen, drinnen zu bleiben, basierend auf modellierten Prognosen bis zum Jahr 2100 ungefähr verdoppeln könnten und dass ein solches Verhalten älteren Menschen im Vergleich zu jüngeren mehr als 45-fach zugute kommen wird.

Luftqualitätsindex (AQI)

Luftverschmutzung im Freien ist mit einer Zunahme von Krankheiten und vorzeitigem Tod verbunden. In den Vereinigten Staaten wird sie anhand des Air Quality Index (AQI) gemessen, der schadstoffspezifische Gesundheitsrisiken widerspiegelt. Als Gesamtluftqualitätsniveau wird zu jedem Zeitpunkt der höchste AQI-Wert aller Schadstoffe angegeben.

Der AQI reicht von „Gut“ bis „Gefährlich“. Wenn die Werte 100 erreichen, kann eine Warnung „Ungesund für sensible Gruppen“ ausgegeben werden, während ein Wert von 150 eine Warnung „Ungesund“ für die allgemeine Bevölkerung auslöst. Mehr als 99 % dieser Warnungen sind auf Ozon und PM2,5 (Feinstaub mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 μm) zurückzuführen.

Es wird erwartet, dass der Klimawandel die Luftverschmutzung durch die „Klimastrafe“ verschlimmert, die durch Faktoren wie Hitzewellen, Dürren und Waldbrände verursacht wird. Die konkreten Auswirkungen auf AQI-Warnungen bleiben jedoch unklar. Frühere Studien deuten darauf hin, dass bis 2050 weitere 8,5 Millionen Amerikaner in Gebieten mit hohen Ozonwerten leben könnten.

AQI-Warnungen sollen Einzelpersonen dazu ermutigen, ihr Verhalten anzupassen. Jedes Jahr reagieren etwa 20 % der Amerikaner auf schlechte Luftqualität, meist indem sie mehr Zeit in Innenräumen verbringen, eine Strategie, die als Vermeidungsanpassung bekannt ist. Andere potenzielle Maßnahmen, wie z. B. die Filterung der Raumluft oder die Verwendung von Masken, sind nicht Teil der Standard-AQI-Leitlinien und werden im Hinblick auf ihre Wirksamkeit nach wie vor weniger gut quantifiziert.

Ältere Erwachsene sind besonders anfällig für die gesundheitlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung, selbst wenn sie unter den National Ambient Air Quality Standards (NAAQS) liegt. Da die Bevölkerung weltweit altert, wird erwartet, dass sowohl die Gesundheitsbelastung durch Umweltverschmutzung als auch die Zahl der als „sensibel“ geltenden Menschen, darunter Kinder, ältere Erwachsene und Menschen mit Grunderkrankungen, zunehmen werden.

Diese Gruppe erfordert möglicherweise auch andere Kommunikationsstrategien. Viele ältere Erwachsene verlassen sich bei der Informationsbeschaffung auf traditionelle Medien wie Fernsehen und Zeitungen, und fast die Hälfte verbringt bereits keine Zeit im Freien, was sowohl ihre Verletzlichkeit als auch die Notwendigkeit gezielter öffentlicher Gesundheitsbotschaften unterstreicht.

AQI-Alarmänderungen im 21. Jahrhundert

Für ihre Analyse verwendeten die Autoren das Integrated Global System Model (IGSM) des Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dies spiegelt das Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum in Bezug auf die Schadstoffkonzentrationen wider, obwohl Schätzungen zur Gesundheitsbelastung die Bevölkerungs- und Basisrisiken konstant halten, um Klimaeffekte zu isolieren.

Sie modellierten die stündlichen Ozon- und PM2,5-Konzentrationen über den USA während der Smogsaison (1. Mai bis 30. September) zu Beginn, in der Mitte und am Ende des aktuellen Jahrhunderts. Ziel war es, Veränderungen der mittleren AQI-Werte und der Luftqualitätswarnungen in diesem Zeitraum zu visualisieren.

Drei Szenarien wurden untersucht:

• ein Referenzszenario ohne jegliche Klimapolitik (REF)
• ein Szenario, in dem der globale mittlere Temperaturanstieg bis zu 2,5 °C über dem vorindustriellen Niveau (2,5 °C) liegt.
• ein Szenario, bei dem der Anstieg bis zu 2 °C (2C) beträgt

In allen Szenarien wurden die anthropogenen Schadstoffemissionen auf dem Niveau zu Beginn des Jahrhunderts gehalten, um die Auswirkungen der Klimastrafe zu isolieren.

Änderungen bei AQI-Warnungen

Das Modell sagt Änderungen der AQI-Warnungen im Laufe der Zeit voraus. Im REF-Szenario deuteten die Ergebnisse auf einen Anstieg des mittleren AQI während der Sommersmogsaison hin. Im Jahr 2000 hatten 79 % der US-Bevölkerung einen mäßigen AQI, 16 % hatten eine gute Luftqualität und 5 % hatten eine „ungesunde Luftqualität für empfindliche Gruppen“. Diese Werte sind größtenteils mit den gemeldeten AQI-Werten desselben Jahres vergleichbar.

Bis 2050 würden die AQI-Warnungen zunehmen, was hauptsächlich auf Ozon zurückzuführen ist. Etwa 15 % der Bevölkerung würden die Luft als „ungesund für empfindliche Gruppen“ empfinden. Bis 2100 würde der mittlere AQI auf 49 % sinken. Ungefähr 30 %, einhundert Millionen Menschen, wären während der Smogsaison „Ungesund für empfindliche Gruppen“ ausgesetzt, ein Anstieg um das Siebenfache bis zum Jahr 2100.

AQI-Warnungen für sensible Gruppen würden früh beginnen, obwohl PM2,5-Warnungen später in der Saison wahrscheinlicher seien. Die durchschnittliche Wahrscheinlichkeit einer „Ungesund für empfindliche Gruppen“-Warnung läge während des größten Teils der Smogsaison bei fast 50 %, was modellierte Durchschnittswerte über Szenarien hinweg widerspiegelt, die natürliche Schwankungen berücksichtigen.

„Ungesunde“ AQI-Warnungen nahmen in der Gesamtbevölkerung überproportional zu, was die starke Verschlechterung der Luftqualität widerspiegelt. Sie erreichten ihren Höchstwert mit über 20 %, doppelt so viel wie im Jahr 2000, wobei die Höchstwahrscheinlichkeit im Mittel- bis Spätsommer auftrat. An fast 50 % der Tage könnte es zu Warnungen kommen.

Die prognostizierte Anzahl der kombinierten „Ungesund für empfindliche Gruppen“-Tage, an denen sowohl Ozon als auch PM2,5 die Grenzwerte überschreiten, stieg von 2 im Jahr 2000 auf 8, was einem Anstieg von 300 % entspricht. Es wurde prognostiziert, dass der Klimawandel während der Smogsaison zu etwa 28 zusätzlichen Alarmtagen für sensible Gruppen führen wird, wodurch sich die Gesamtalarmhäufigkeit im Vergleich zu den Werten zu Beginn des Jahrhunderts verdoppelt.

Im Laufe dieses Jahrhunderts haben sich mehrere Regionen im Osten der USA von „moderat“ zu „ungesund für sensible Gruppen“ entwickelt. In diesen Gebieten könnte es noch mehr als zwei Monate pro Jahr zu Warnmeldungen kommen. Die Hauptalarmsaison würde früher beginnen und länger dauern.

Auswirkungen der Emissionsminderungspolitik

Bei den 2,5°C- oder 2°C-Szenarien stiegen die Alarme bis 2050 nicht mehr an und sanken bis 2100 um 30 %. Die Hochrisikogebiete im Osten der USA würden wahrscheinlich am meisten von der Klimapolitik profitieren und bei den strengsten politischen Änderungen bis zu 30 zusätzliche Alarmtage vermeiden.

Wirtschaftliche und gesundheitliche Belastung

Die Anpassung an die Vermeidung verringert das Morbiditäts- und Mortalitätsrisiko vor allem durch die Verringerung der Exposition gegenüber im Freien erzeugten Schadstoffen (durchschnittlich etwa 30 % für Ozon und 6 % für PM2,5), unabhängig von der Art der Warnung, insbesondere da Ozonwarnungen häufiger auftreten. Dennoch sind etwa 80 % der Reduzierung des Sterblichkeitsrisikos auf eine verringerte PM2,5-Exposition nach einer PM2,5-Warnung zurückzuführen. Bei der ozonwarnungsgesteuerten Anpassung verteilen sich die Vorteile grob auf die Reduzierung des Ozons und der PM2,5-Exposition.

Die durch Klimastrafen verursachte Gesundheitsbelastung von rund 600 Milliarden US-Dollar konnte nur teilweise ausgeglichen werden, wobei eine vollständige Anpassung an die Vermeidung jährlich zu Beginn des Jahrhunderts etwa 15 Milliarden US-Dollar einbrachte, bis 2050 auf etwa 20 Milliarden US-Dollar und im Referenzszenario bis 2100 auf bis zu 45 Milliarden US-Dollar anstieg.

Durch die Klimapolitik werden Warnungen reduziert, was zu einer geringeren Risikominderung führt und gleichzeitig die zugrunde liegende Schadstoffbelastung senkt. Allerdings könnten Emissionsreduzierungen und Anpassungen bei der Vermeidung potenziell auch 40 % der Gesundheitsbelastung in Höhe von 100 Milliarden US-Dollar reduzieren. Die wirtschaftliche Belastung würde im 2C-Szenario um bis zu 41 % (Mitte des Jahrhunderts) bzw. 83 % (Ende des Jahrhunderts) sinken.

Zielgruppe sind Senioren

Senioren machen 12 % der Bevölkerung aus, sind aber für 65 % der durch Luftverschmutzung bedingten Sterblichkeit verantwortlich. Mit einem durchschnittlichen täglichen Aufenthalt von 43 Minuten im Freien würden sie am meisten davon profitieren, wenn sie drinnen bleiben würden, wenn der AQI „ungesund“ ist. Aufgrund ihres höheren Risikos könnten Senioren im Durchschnitt bis zu 45-mal stärker profitieren (und bis zu etwa 60-mal, je nach Schadstoff) als jüngere Erwachsene.

Einschränkungen und zukünftige Richtungen

Die Alterung der Weltbevölkerung, demografische Veränderungen, Migration und wirtschaftliche Veränderungen können die Prognosen erheblich verändern. Durch die Beschränkung auf die Schadstoffwerte während der Smogsaison wird die Anzahl der jährlichen Alarme um etwa 20 % unterschätzt. Das Modell überschätzt auch die Ozonwerte leicht, was den relativen Beitrag ozonbedingter Warnungen beeinflussen kann.

Waldbrände wurden in das Modell nicht explizit einbezogen, noch wurden PM2,5-Quellen in Innenräumen (z. B. Kochen oder Rauchen) berücksichtigt. Altersspezifische Risiken, umweltbedingte Auswirkungen und Kosten sollten bei zukünftigen Studien berücksichtigt werden.

Trotz dieser Einschränkungen zeigt die Studie die Bedeutung der Multischadstoffexposition für nützlichere AQI-Warnungen und betont die Notwendigkeit einer personalisierten Anpassungsberatung. Dabei wird darauf hingewiesen, dass die Ergebnisse auf modellierten Prognosen basieren und die vollständige Einhaltung der Warnungen voraussetzen (eine obere Schätzung des Nutzens).

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Quellen: