Der Einfluss des Klimawandels auf die Ausbreitung von FSME in Deutschland am Beispiel Bayerns

Diplomarbeit von Marc Brüning

Einleitung:

Gegen Ende der 20er Jahre des vergangenen Jahrhunderts traten in Mitteleuropa erstmals Erkrankungen der Frühsommermeningoenzephalitis (FSME) auf. Seitdem wurden im Bereich der Erforschung des Virus, der präventiven Impfung, der Analyse des Übertragungszyklus des Erregers und hier speziell zu den Aktivitätszeiten und zum Vorkommen des Vektors Zecke große Fortschritte erzielt. Dennoch gab es vor allem seit Beginn der 1990er Jahre flächendeckend in weiten Teilen Mittel- und Osteuropas einen enormen Anstieg der FSME-Fallzahlen. Auch in Deutschland vollzog sich diese Entwicklung und so wurde im Jahr 2006 mit 546 Fällen ein absoluter Höchststand der FSME-Fallzahlen erreicht. Im Jahr 2008 wurde in Vorarlberg in den österreichischen Alpen erstmals ein in 1500 m über NN erworbener FSME-Fall bekannt und im Jahr 2009 wurden mit den Landkreisen Oberallgäu und Unterallgäu sowie dem Stadtkreis Memmingen drei Regionen in Bayern neu als Risikogebiet eingestuft. Deshalb erfolgten einhergehend mit dem Beginn des Anstiegs der FSME-Fallzahlen im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts erste Forschungsansätze, welche Zusammenhänge mit einem signifikant veränderten Klima und hier vor allem mit einem Anstieg der Temperaturen untersuchten.

(Hier erscheint im Original Abbildung 1) Abbildung 1 zeigt ein Schema der Einflussfaktoren, welche zu einer FSME-Erkrankung des Menschen führen können. Deutlich wird, dass der Faktor Klima einen direkten Einfluss auf die Verbreitung, die Aktivitätszeiten und die Populationsdichte der Zecken und deren Wirtstiere hat. Über die Vegetation wirkt sich das Klima zudem auch indirekt auf Zecken und Wirte aus. Das FSME-Virus zirkuliert zwischen den Zecken und deren Wirtstieren und gelangt auf direktem Wege ausschließlich über den Vektor Zecke zum Menschen. Der Mensch seinerseits hat einen direkten Einfluss auf das Klima u.a. durch Treibhausgasemissionen, welche zu einer Erwärmung des Klimas führen. Er ist aber z.B. in seinem Freizeitverhalten auch vom Klima abhängig. Indirekt kann sein Einwirken auf die Vegetation u.a. durch das Abholzen des Regenwaldes ebenfalls das Klima beeinflussen.

Nachdem sich die Forschungen bzgl. der Abhängigkeiten der FSME-Fallzahlen vom Klimawandel in den vergangenen Jahren vermehrt auf andere europäische Staaten bezogen, sollen in dieser Arbeit die Auswirkungen zurückliegender und zukünftiger Klimaänderungen auf die Ausbreitung von FSME in Deutschland und hier speziell im Bundesland Bayern untersucht werden. Hierzu werden zunächst die Faktoren FSME, Zecken und Klima grundlegend erläutert. Anschließend wird der aktuelle Forschungsstand zunächst zum Einfluss des Klimawandels auf die Ausbreitung von Zecken und FSME dargestellt. Des Weiteren werden die aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnisse zur zukünftigen Entwicklung des Klimas und abschließend zur Veränderung der Vegetation als grundlegendem Einflussfaktor auf die Habitate der Zecken infolge des Klimawandels beschrieben. Danach werden die Materialien und Methoden der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen erläutert und im Anschluss deren Ergebnisse vorgestellt. Diese werden weiterführend vor dem Hintergrund des zuvor geschilderten Forschungsstands kritisch diskutiert. Schließlich werden in der Schlussbetrachtung die wesentlichen Erkenntnisse dieser Arbeit zusammengefasst und ein Ausblick auf zukünftig zu erforschende Aspekte dieser Thematik gegeben.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 4, Der Klimawandel:

Bevor Zusammenhänge zwischen FSME-Erkrankungen und den Änderungen des Klimas untersucht werden, soll nun geklärt werden, was unter dem Klimawandel im Allgemeinen zu verstehen ist, und wie sich dieser speziell in Bayern, einem Gebiet mit einem gehäuften Auftreten der Krankheit, auswirkt.

Seit einigen Jahren ist der Wandel des Klimas nicht nur in der Wissenschaft, sondern auch in der Öffentlichkeit ein vorherrschendes Thema. Seine Auswirkungen auf das alltägliche und vor allem zukünftige Leben auf der Erde sind erheblich und vielfältiger Natur. In diesem Kapitel wird der Klimawandel in seinen Grundzügen definiert und es werden die Einflussfaktoren des Menschen veranschaulicht. Anschließend werden seine Ausmaße in den vergangenen Jahrzehnten auf globaler Ebene, in Deutschland und abschließend speziell in Bayern dargestellt.

4.1 Definition von Klima und Klimawandel:

Der Begriff ‘Klima’ ist vom ‘Wetter’ zu unterscheiden. Das Wetter ist als physikalischer Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort definiert. Dieser wird u.a. durch die meteorologischen Elemente Temperatur, Feuchte, Wind, Wolken, Luftdruck und Bodenzustand bestimmt. Das Klima ist im Gegensatz dazu als Statistik aller Wetterereignisse über einer laut internationaler Konvention festgelegten Zeitspanne von mindestens 30 Jahren festgelegt. Um den gegenwärtigen Zustand des Klimas einordnen zu können, wird von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) ein klimatologischer Referenzzeitraum vorgegeben, aktuell die festgesetzte Normalperiode (climate normals ‘CLINO’) von 1961-1990.

Der Klimawandel ist laut IPCC eine Änderung des Zustands des Klimas, welche über statistische Tests festgestellt wird. Dabei verändern sich oder schwanken die Mittelwerte der Ausprägungen der Klimaelemente über eine ausgedehnte Zeitspanne. Hierbei sind sowohl vom Menschen initiierte Änderungen als auch natürliche Schwankungen inbegriffen. Im Unterschied dazu umfasst die Definition des Klimawandels durch die Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC) nur die direkt oder indirekt vom Mensch herbeigeführten Veränderungen des Klimas zusätzlich zu den separat erhobenen natürlichen Schwankungen.

Um einen Wandel festzustellen, werden z.B. die Ausprägungen des Klimas aus der Vergangenheit mit den derzeitigen oder diese mit den für die Zukunft erwarteten verglichen. Dies geschieht, indem die gesammelten oder prognostizierten Daten statistisch miteinander verglichen werden. Alle Wetterereignisse über einen Zeitraum von mindestens 30 Jahren werden in einer Häufigkeitsverteilung zusammengefasst, in Abbildung 16 (im Original vorhanden) idealerweise als Normalverteilung dargestellt, welche den Rahmen, in dem sich einzelne Wetterereignisse bewegen, bildet. In dieser symmetrischen Form, welche in der Realität typisch für das Klimaelement Temperatur ist, treten die Daten um den Mittelwert am häufigsten auf, wohingegen solche an den Enden als Randereignisse eher selten sind.

Eine Klimaänderung bewirkt nun eine Verschiebung der Häufigkeitsverteilung (rote Kurve), wobei die Differenz (positiv oder negativ) zwischen altem und neuem Mittelwert als ‘Klimatrend’ bezeichnet wird. Wenn bzgl. der Randerscheinungen ab einer bestimmten Schwelle die darüber hinaus reichenden Wetterereignisse als ‘extrem’ bezeichnet werden und die Fläche unter der Kurve als Wahrscheinlichkeitsmaß für das Eintreten von diesen anzusehen ist, so wird die Form der Häufigkeitsverteilung als Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion bezeichnet. In Abbildung 16 wird eine Zunahme der Eintrittswahrscheinlichkeit von bekannten und neuartigen Extremereignissen bei einem sich veränderndem Klima (z.B. Zunahme der Temperatur) deutlich, welche die schwarz schraffierte Fläche als Differenz zwischen roter und schwarzer Kurve abbildet.

4.2 Ursachen des Klimawandels:

Bereits 1824 beschrieb FOURIER, dass Spurengase in der Atmosphäre das Klima erwärmen. 1896 erkannte der Nobelpreisträger ARRHENIUS, dass durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe ein erhöhter CO2-Ausstoß und dadurch eine Verstärkung des Treibhauseffekts stattfinden. 1958 wurde der Nachweis der Zunahme der CO2-Konzentration in der Atmosphäre von Hawaii fernab von den Emissionsquellen erbracht. Im Jahre 1988 schließlich erfolgte die Gründung des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) auf Initiative der World Meteorological Organization (WMO) und des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP), um das Wissen um den Klimawandel umfassend, objektiv und transparent zusammenzufassen. Dieses wird regelmäßig durch die Veröffentlichung der IPCC-Berichte der Öffentlichkeit frei zugänglich gemacht.

Im äußerst komplexen Klimasystem ist als Hauptursache des anthropogen beeinflussten Klimawandels der vermehrte Ausstoß klimawirksamer Spurengase (Kohlendioxid [CO2], Methan [CH4], Lachgas [N2O eigentlich Distickstoffmonoxid] und Fluorkohlenwasserstoffe [FCKWs]) anzusehen. Diese gelangen als Folge der Nutzung von fossilen Energieträgern und darüber hinaus durch Waldrodungen und durch die industrielle und landwirtschaftliche Produktion in die Atmosphäre. Dort tragen sie neben dem bedeutendsten Treibhausgas Wasserstoff (H) zum Treibhauseffekt bei.

Der Treibhauseffekt entsteht durch das Durchlassen der kurzwelligen Solarstrahlung bei gleichzeitiger Absorption der von der Erdoberfläche abgestrahlten langwelligen Wärmestrahlung der Gase. Diese wird von ihnen isotrop abgestrahlt und somit gelangt ein Teil der Wärmestrahlung wieder in Richtung Erdoberfläche zurück und bewirkt einen Anstieg der Temperaturen. Dieser erfolgt somit durch eine Umverteilung der eingehenden solaren Energie. Der natürliche Treibhauseffekt trägt zu einer Steigerung der mittleren Lufttemperatur auf der Erdoberfläche um ca. 33 °C von - 18 °C auf 15 °C bei.

Abbildung 17 (im Original vorhanden) zeigt die jeweilige und kombinierte Entwicklung der wichtigsten anthropogen beeinflussten Treibhausgaskonzentrationen (Kohlendioxid, Methan und Lachgas) in den vergangenen 20.000 Jahren. Offensichtlich ist der unverhältnismäßig hohe Anstieg der Konzentrationen aller drei Treibhausgase in den letzten Dekaden. Dabei erreicht die globale CO2-Konzentration mit 380 ppm den höchsten Stand der vergangenen 750.000 Jahre, in denen die natürlichen Schwankungen sich zwischen 180 und 300 ppm bewegten.

Etwa 75 % des globalen CO2-Anstiegs sind dabei auf die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zurückzuführen. Methan (CH4) wird hingegen durch landwirtschaftliche Aktivitäten, zuvorderst durch die Viehhaltung und darüber hinaus durch den Einsatz von Düngemitteln, durch die Gewinnung und den Transport natürlicher Energieressourcen und durch die Abfallwirtschaft bei der Entstehung von Gasen in Deponien freigesetzt. Der Großteil der NO2-Emissionen entsteht in der Landwirtschaft u.a. durch den Einsatz von Düngemitteln, Leguminosen (stickstoffhaltige Pflanzen) und der Bewirtschaftung ehemaliger Moorflächen. Industriell wird NO2 bei der Herstellung von Salpeter- und Adipinsäure und durch den Einsatz als Narkosemittel abgesondert. Zudem wird es durch den Verkehr in die Atmosphäre emittiert.