Modellrechnung: Wind trägt ausgehustete Coronaviren weiter als gedacht

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Nikosia − Die Windgeschwindigkeit hat im Freien einen deutlichen Einfluss auf die Entfernung, die mit dem Husten ausgestoßene Tröpfchen zurücklegen, bevor sie zu Boden sinken. Nach den in Physics of Fluids (2020; 32: 053310) vorgestellten Computer­berechnungen könnte die 2-Meter-Abstandsregel bereits bei einer leichten Brise nicht ausreichen, um eine Exposition zu verhindern.

Die Fluiddynamik, ein Teilgebiet der Strömungslehre, erforscht die Gesetzmäßigkeiten von Teilchen in der Luft. Die Forscher beschäftigen sich normalerweise mit aerodyna­mischen Effekten, die beispielsweise beim Starten und Landen von Flugzeugen entstehen. Die Forscher haben beispielsweise herausgefunden, warum „Wirbelschleppen“ nachfolgende Flugzeuge zum Absturz bringen können.

Es gibt aber auch Fluiddynamiker, die sich mit der Flugbahn von Tröpfchen beschäftigen, die beim Hustenreiz an die Umwelt abgegeben werden. Dabei wurden bestimmte Gesetzmäßigkeiten erforscht, die Talib Dbouk und Dimitris Drikakis von der Universität von Nikosia/Zypern jetzt am Rechner angewendet haben, um das Gefährdungspotenzial von Menschen zu berechnen, die bei Husten SARS-CoV-2 ausstoßen.

Die Berechnungen sind theoretisch. Die Forscher haben selbst keine experimentellen Studien durchgeführt, geschweige denn die Menge der ausgestoßenen Viren oder ihre Infektiosität untersucht. Die Berechnungen selbst, die mit der „Lagrangian-Eulerian“-Methode erfolgten, dürften allerdings wissenschaftlich valide sein.

Wenn der Mund sich beim Husten nach etwa 0,07 Sekunden kurzzeitig öffnet, wird eine Tröpfchenwolke ausgestoßen, die infolge der Schwerkraft zu Boden sinkt. Dbouk und Drikakis gehen bei ihren Berechnungen von einem 8,26 cm mal 4 cm großen „mouth print“ aus, der eine Wolke von 1.008 feiner Tröpfchen mit einer Masse von 7,7 mg in die Umgebung katapultiert.

In einer Windstille ist die Wolke bereits nach 5 Sekunden unter die Höhe der Gürtellinie gefallen, nach 15 Sekunden ist sie nur noch 52 cm vom Boden entfernt, den die letzten Tröpfchen nach 49 Sekunden erreichen. Obwohl die Tröpfchen mit hoher Geschwindig­keit in horizontale Richtung geschleudert werden, beträgt die maximale Reichweite nach den Berechnungen von Dbouk and Drikakis nur etwa 1 Meter.

Die 1,5 bis 2 Meter, die allgemein für den Infektionsschutz gefordert werden, dürften deshalb unter normalen Umständen ausreichen, um vor einer Ansteckung durch eine hustende Person geschützt zu sein. Weitere Sicherheit sollte durch die Etikette erzielt werden, die es den Menschen gebietet, aus Höflichkeit in den Ellbogen zu husten.

Diesen Ratschlag mögen viele Menschen im Freien für unnötig erachten, doch die Berechnungen der beiden Forscher zeigen, dass die Tröpfchenwolke im Freien größere Distanzen zurücklegen kann, wenn der Wind ungünstig steht. Bei einer Windgeschwin­dig­keit von 4 km/h sind die Tröpfchen nach 5 Sekunden in einer Entfernung von 6 Metern in einer Höhe von mehr als 0,49 Metern vorhanden, so das Kinder (theoretisch) gefährdet werden könnten – oder auch kleinere Erwachsene, denn das obere Ende der Wolke hat sich infolge der Verwirbelungen kaum gesenkt.

Eine Windgeschwindigkeit von 4 km/h wird nur als leichter Windzug wahrgenommen. Bei 15 km/h liegt bereits eine leichte Brise vor. Die Tröpfchenwolke erreicht dann bereits nach 1,6 Sekunden eine Distanz von 6 Metern. Das untere Ende der Wolke befindet sich auf der Höhe von 0,96 cm. Das obere Ende der Wolke kann sogar angestiegen sein.

Wo sich die Tröpfchenwolke befindet, lässt sich im Einzelfall natürlich schwer vorher­sagen. Auch das Ansteckungsrisiko lässt sich am Computer nicht berechnen, da es von vielen Faktoren abhängt. © rme/aerzteblatt.de