Aufgeheizte Städte als Gesundheitsrisiko: intelligenter Umgang dank Satellitendaten!?
Hitze bedeutet Stress für den menschlichen Körper, insbesondere aber nicht nur für ältere Menschen. In Anbetracht des Klimawandels und des zunehmenden Alters der Bevölkerung sind Strategien zur Abmilderung der Hitzebelastung in Städten erforderlich (1). Eine angemessene Datengrundlage ist für die Kommunen dabei unerlässlich, um gezielte Maßnahmen in die Wege leiten zu können. In der Forschung rücken Satelliten als Datenquelle hierfür verstärkt in den Fokus (2). Welche Möglichkeiten bieten diese für den öffentlichen Gesundheitsdienst bei der Erfassung und Bewertung hitzebedingter Gesundheitsrisiken in urbanen Räumen?
Urbane Hitzeinsel als Belastung für Mensch und Gesundheitssystem
Der Klimawandel führt zu steigenden Durchschnittstemperaturen und vermehrten Hitzewellen. Insbesondere urbane Räume haben mit diesen Folgen zu kämpfen. Infolge der fortschreitenden Urbanisierung nimmt die Bevölkerungsdichte in den Städten zu und damit auch die durch Menschen verursachte Wärmegenerierung (3). Eine Folge dieser Entwicklung ist das sogenannte „Urban Heat Island“-Phänomen, d.h. die Temperaturen im städtischen Raum liegen über denen im ländlichen Raum (2, 3). Unterschiede von bis zu 10 Grad Celsius sind möglich (4). Dies ist auch ein Gesundheitsrisiko für die Stadtbevölkerung. In Berlin standen im Zeitraum 2001 bis 2010 rund 5 % der Sterbefälle im Zusammenhang mit erhöhten Lufttemperaturen (5). Erhöhte Temperaturen vermindern darüber hinaus die Leistungsfähigkeit der Menschen und stellen Gesundheits- und Pflegeeinrichtungen aufgrund hitzebedingter Krankheitsfälle durch z. B. Dehydrierung vor Herausforderungen. Eine wissenschaftliche, modellbasierte Schätzung für die gesundheitsbezogenen, wirtschaftlichen Kosten pro Hitzetag mit Höchsttemperatur über 30 °C liegen für Deutschland bei bis zu 5 Millionen Euro je 10 Millionen Einwohnern (6).
Daten aus dem All als vielversprechende neue Datenquelle
Um präventiv Maßnahmen zu initiieren sowie extreme Hotspots abzukühlen, sind Daten zu Temperaturentwicklungen notwendig. Bisherige Datenquellen wie meteorologische Stationen messen zeitlich und räumlich punktuell und sind zum Teil kostenintensiv in Installation und Wartung. Ein engmaschiges Temperatur-Monitoring, das differenzierte und lokalspezifische Daten z. B. innerhalb eines Stadtgebietes liefert, ist damit nicht durchführbar.
Technologische Entwicklungen in den letzten 10 Jahren im Bereich der Fernerkundung und der Raumkunde machen die Nutzung von Satellitendaten als Ergänzung bzw. Alternative zu den bestehenden Messmethoden attraktiver. Algorithmen sind mittlerweile in der Lage, Datenlücken aufgrund von Wolken zu kompensieren oder die gemessene Oberflächentemperatur besser in die zur Bewertung erforderliche Lufttemperatur umzurechnen (2, 7). Heutzutage ermöglicht eine satellitengestützte Fernerkundung und die daraus abgeleiteten Geoinformationen eine konsistente, flächendeckende und multitemporale Erfassung von Temperaturen (8).
Gezielt Maßnahmen ergreifen dank verbesserter Datengrundlage
Die Kombination dieser räumlichen Temperaturdaten mit Daten aus dem Gesundheitssektor, wie Morbidität oder Auslastungsgrade medizinischer Einrichtungen, ermöglichen neue, lokalspezifische Handlungs- und Steuerungsansätze (8). Kommunen können akute Hitzephasen besser handhaben und proaktiv der Entstehung von Hitzeinseln bzw. der Aufheizung der Städte intelligent entgegen wirken, indem sie die Hitzebelastung und das daraus entstehende Gesundheitsrisiko für gefährdete Personen verringern oder die lokale Umwelt derart ändern, dass Hitzeinsel und Aufheizung verringert werden (2). Es kann in kurz-, mittel sowie langfristige Maßnahmen differenziert werden, welche sich wiederum in ihrem Fokus differenzieren. Eine Auswahl potentieller Maßnahmen ist der folgenden Übersicht zu entnehmen.
Gleichzeitig müssen im Sinne eines Wirtschaftlichkeitsgebots die zusätzlich entstehenden Kosten der Maßnahmen, z. B. für Anschaffung von Klimaanlagen, Vorhaltung von Krankenhausbetten oder Begrünungsmaßnahmen, mit berücksichtigt werden. Auch hier kann die verbesserte Datengrundlage spezifischere Kosten-Nutzen-Überlegungen und ggf. Priorisierungen unterstützen.
Die Zusammenarbeit des Gesundheitsamts mit weiteren, relevanten Ämtern wie dem Planungsamt sowie Akteuren aus dem Gesundheitswesen (z. B. Krankenhäuser, Pflegeheime und niedergelassene Ärzte) ist entscheidend, um konzertierte Hitze-Strategien sowohl in gesundheitlicher als auch in finanzieller Hinsicht zu erarbeiten und umzusetzen. Ein derartiges Hitze- und Klimamanagement kann hitzebedingte Gesundheitsrisiken senken und Kosten für das Gesundheitssystem und die Volkswirtschaft mindern.
Daten sinnvoll kombinieren und nutzbar machen
Die Integration der Satelliten- und Gesundheitsdaten steht aber noch am Anfang. So stellt sich beispielsweise die Frage, wie die heterogenen Datenquellen sinnvoll integriert und analysiert werden können oder wie Datenschutz und Anonymität bei der teils sehr hohen Auflösung der Daten gewahrt bleiben kann (8).
Für die Praxisrelevanz ist zudem die Nutzbarmachung der Satellitendaten für die Kommunen relevant. Verschiedene Ansätze sind bereits in Entwicklung. Sei es das EU-geförderte EXTREMA Notfallwarn-System, das städtischen Behörden mittels eines web-basierten Datenhubs lokalbezogene Warnmeldungen und qualitätsgesicherte Informationen und Handlungsempfehlungen bspw. zur Einrichtung und Steuerung von Cooling Centern (ein klimatisierter Raum, in dem sich Personen für ein paar Stunden vom Hitzestress erholen können) bereitstellt. Städte wie Paris oder Mailand nutzen es bereits (7). Oder sei es die Entwicklung eines Machine Learning-Algorithmus, mit dessen Hilfe urbane Hitzeinseln räumlich und zeitlich vorausgesagt werden und eine entsprechende Maßnahmenpriorisierung ermöglicht (3). Dieses Projekt zeigt zudem auch, dass diese Technologie dank der Nutzung von kostenloser Satellitendaten und open Source-Software für Städte erschwinglich sein kann (3).
Gemeinsam an einem Strang ziehen
Satellitendaten können den räumlichen Blick auf das Gesundheitsrisiko Hitze verbessern und die Entwicklung und Umsetzung lokalspezifischer Strategien und Maßnahmenpakete auf kommunaler Ebene unterstützen.
Um wissenschaftlich fundierte Entscheidungsgrundlagen bieten zu können, benötigt es die Entwicklung eines interdisziplinären Forschungsrahmens für dieses neue Forschungsfeld an der Schnittstelle zwischen Geo- und Gesundheitswissenschaften (8). Eine Kooperation des öffentlichen Gesundheitsdienstes und Stadtverwaltungen mit Hochschulen und Technologiezentren ist die Grundlage für den Know-how-Aufbau. Letztere können die kommunalen Einrichtungen dabei unterstützen, die generierten Daten zu interpretieren und ihren Wert für neue Prozesse zu erkennen. Gesundheitsämter können Daten der kleinräumigen Gesundheitsberichterstattung bereitstellen und erhalten im Gegenzug die Chance innovative, Satellitendaten gestützte Methoden zur Erfassung und Bewertung von hitzebedingter Gesundheitsrisiken im Rahmen von Pilotprojekten in ihrer Stadt zu erproben.
Quellen
- Dugord P-A, Lauf S, Schuster C, Kleinschmit B. Land use patterns, temperature distribution, and potential heat stress risk–the case study Berlin, Germany. Computers, Environment and Urban Systems. 2014;48:86-98. zum Original
- Zhou D, Xiao J, Bonafoni S, Berger C, Deilami K, Zhou Y, et al. Satellite remote sensing of surface urban heat islands: progress, challenges, and perspectives. Remote Sensing. 2019;11(1):48. zum Original
- dos Santos RS. Estimating spatio-temporal air temperature in London (UK) using machine learning and earth observation satellite data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2020;88:102066. zum Original
- Deutscher Wetterdienst (DWD). Stadtklima – die städtische Wärmeinsel 2020. zum Original.
- Scherer D, Fehrenbach U, Lakes T, Lauf S, Meier F, Schuster C. Quantification of heat-stress related mortality hazard, vulnerability and risk in Berlin, Germany. DIE ERDE–Journal of the Geographical Society of Berlin. 2013;144(3-4):238-59. zum Original
- Karlsson M, Ziebarth NR. Population health effects and health-related costs of extreme temperatures: Comprehensive evidence from Germany. Journal of Environmental Economics and Management. 2018;91:93-117. zum Original
- Keramitsolgou I, Katsouyanni K, Sismanidis P, Tsontzou A, Myrivili E, Bogonikolos N, et al., editors. Satellite-based Emergency Notification System to Support Cities During Extreme Temperature Events. 2019 Joint Urban Remote Sensing Event (JURSE); 2019: IEEE.zum Original
- Taubenböck H, Schmich P, Erbertseder T, Müller I, Tenikl J, Weigand M, et al. Satellitendaten zur Erfassung gesundheitsrelevanter Umweltbedingungen: Beispiele und interdisziplinäre Potenziale. Bundesgesundheitsblatt-Gesundheitsforschung-Gesundheitsschutz. 2020:1-9. zum Original
