Im Jahr 2020 waren über 68 % des westlichen US-Bundesstaates – das entspricht etwa 43 Millionen Menschen – an einem einzigen Tag von gesundheitsschädlichen Luftverschmutzungswerten betroffen. Dies ist der höchste Wert seit 20 Jahren. Laut einer Studie von Forschern der Washington State University treten große Waldbrände und extreme Hitzewellen immer häufiger gleichzeitig auf und verschärfen so die Luftverschmutzung im Westen der USA.
Die in Science Advances veröffentlichte Studie ergab, dass großflächige Luftverschmutzungsereignisse nicht nur häufiger auftreten, sondern auch länger andauern und ein größeres Gebiet in der Region betreffen. Sie haben ein so gravierendes Ausmaß angenommen, dass viele der durch den Clean Air Act erzielten Fortschritte zunichtegemacht wurden. Es wird erwartet, dass sich die Bedingungen, die diese Ereignisse auslösen, und damit auch die Gefahren für die menschliche Gesundheit weiter verschärfen werden.
„Wir beobachten seit 20 Jahren einen zunehmenden Trend zu Tagen, an denen hohe Feinstaub- und Ozonwerte gleichzeitig auftreten“, so Studienleiter Dmitri Kalashnikov, Doktorand an der WSU. „Dies hängt mit zwei Faktoren zusammen: vermehrten Waldbränden und einer Zunahme von Wetterlagen, die sowohl Waldbrände als auch Hitzewellen begünstigen.“
Wenn Waldbrände und extreme Hitze gleichzeitig auftreten, verstärken sie die Luftverschmutzung: Waldbrandrauch erhöht die Feinstaubbelastung in der Luft, und die Hitze verbindet den Rauch mit anderen Schadstoffen und führt so zur Bildung von bodennahem Ozon. Während Ozon in der Stratosphäre eine schützende Wirkung hat, ist bodennahes Ozon seit Langem als gesundheitsschädlich bekannt. Es ist ein Hauptbestandteil von Smog, und seine Reduzierung war ein zentrales Ziel der Luftreinhaltepolitik im 20. Jahrhundert. Die gleichzeitige Belastung von Millionen von Menschen durch hohe Konzentrationen beider Schadstoffe – bodennahes Ozon und Feinstaub – stellt eine erhebliche Belastung für die öffentliche Gesundheit dar.
Hochdruckgebiete, auch bekannt als Hitzeglocken, entstehen, wenn sich ein Hochdruckgebiet über einer Region hält und warme, stehende Luft sowie deren Schadstoffe am Boden zurückhält. Diese Bedingungen führen typischerweise in den Sommermonaten zu erhöhten Konzentrationen des schädlichen bodennahen Ozons. Feinstaubbelastung, die die Luftqualität beeinträchtigt, war früher im Winter im Westen der USA häufiger anzutreffen, doch Waldbrände haben diese Dynamik umgekehrt, sodass die Gefahren von Feinstaub und bodennahem Ozon nun im Sommer gleichzeitig auftreten.
Für diese Studie untersuchten die Forscher die Luftqualität anhand aller verfügbaren Messstationsdaten aus den Jahren 2001 bis 2020 in den westlichen Bundesstaaten der USA sowie in Teilen Kanadas. Sie kombinierten diese Daten mit Informationen zu Waldbränden, die von NASA-Satelliten gewonnen wurden, sowie mit ERA5-Wetterdaten des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage.
Als gleichzeitig auftretende Ereignisse wurden Tage definiert, an denen die Werte sowohl hinsichtlich Feinstaub als auch Ozon zu den 10 % höchsten gehörten. Die Forscher stellten fest, dass die jährliche Belastung der Bevölkerung durch diese extremen kombinierten Episoden um etwa 25 Millionen Personentage zunimmt – eine Zahl, die sowohl die Anzahl der betroffenen Personen als auch die Anzahl der Tage berücksichtigt, an denen sie der Luftverschmutzung ausgesetzt waren.
„Allem Anschein nach werden die für diese Region prognostizierten heißeren und trockeneren Bedingungen die Waldbrandaktivität wahrscheinlich erhöhen und zu flächendeckenderen, extremen Hitzewellen beitragen. Das bedeutet, dass wir in Zukunft mit häufigeren Hitzewellen rechnen müssen“, sagte Mitautorin Deepti Singh, Assistenzprofessorin an der WSU. „Die Vorbereitung auf solche Ereignisse ist daher von entscheidender Bedeutung. Wir müssen uns überlegen, wer gefährdet ist, welche Möglichkeiten es gibt, diese Gefährdung zu minimieren und wie wir die am stärksten gefährdeten Menschen schützen können.“
Diese Ereignisse könnten möglicherweise durch Maßnahmen zur Verlangsamung des durch den Klimawandel verursachten Temperaturanstiegs sowie durch ein besseres Waldbrandmanagement, beispielsweise durch kontrollierte Brände, abgemildert werden. Zusätzlich zu diesen Bemühungen schlugen Kalashnikov und Singh vor, diese Luftverschmutzungsereignisse wie einen schweren Schneesturm oder eine Hitzewelle zu behandeln, indem sichergestellt wird, dass den Menschen Schutzräume mit Luftfiltern zur Verfügung stehen, in die sie sich vor der verschmutzten Luft zurückziehen können. Sie empfahlen außerdem, Richtlinien zu erlassen, die die Belastung am Arbeitsplatz für Menschen, die üblicherweise im Freien arbeiten, minimieren.
Das Ausmaß der gleichzeitigen Luftverschmutzungsereignisse werde es vielen Menschen erschweren, ihre Auswirkungen zu vermeiden, sagte Singh.
„Wenn eine so große Region von dieser Luftverschmutzung betroffen ist, schränkt das die Möglichkeiten der Menschen, diesen Bedingungen zu entfliehen, stark ein“, sagte sie. „Man könnte 160 Kilometer reisen und würde trotzdem keine bessere Luftqualität vorfinden.“
