6. Klimawandel und UV-Strahlung – Hautkrebsprävention

Klimatische Veränderungen, wie die aktuelle, anthropogen durch Treibhausgase verursachte globale Erwärmung, gehen einher mit einer Veränderung meteorologischer Parameter wie beispielsweise des Niederschlags, der Lufttemperatur, der Sonnenscheindauer und der UV-Strahlung.

Einfluss des Klimawandels auf die Lufttemperatur

Aufgrund der Freisetzung von Treibhausgasen, insbesondere von Kohlendioxid (CO2), steigt die Lufttemperatur an. Laut dem Weltklimarat [515] ist die CO2-Konzentration in der Atmosphäre heute so hoch, wie noch nie zuvor in den zurückliegenden 800.000 Jahren. Verändert sich die Emissionsrate nicht, wäre schon Mitte dieses Jahrhunderts so viel CO2 in der Atmosphäre, dass die globale Mitteltemperatur über 2 °C gegenüber dem vorindustriellen Niveau ansteigen würde.

Die globale durchschnittliche jährliche oberflächennahe Temperatur (Land- und Meerestemperatur) war im Zeitraum 2006 bis 2015 um 0,83 bis 0,89 °C wärmer als der vorindustrielle Durchschnitt, was es zum wärmsten Jahrzehnt seit Aufzeichnungsbeginn macht. Von den 16 wärmsten Jahren seit Beginn der Aufzeichnung sind 15 seit 2000 aufgetreten. Klimamodelle prognostizieren einen weiteren Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur im 21. Jahrhundert (für den Zeitraum 2081-2100 gegenüber 1986-2005) zwischen 0,3 und 1,7 °C für das niedrigste Treibhaus-Emissionsszenario (RCP2.6) und zwischen 2,6 und 4,8 °C für das höchste Emissionsszenario (RCP8.5) [516]. RCP steht für „Repräsentative Konzentrationspfade“ (enlg. Representative Concentration Pathways). Insgesamt werden vier RCPs unterschieden: RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 bis RCP8.5, wobei RCP2.6 von den niedrigsten Emissionsszenarien für Treibhausgase ausgeht und RCP8.5 von den höchsten.

Die durchschnittliche Jahrestemperatur für den europäischen Landbereich lag im Zeitraum von 2006 bis 2015 etwa 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau. Es wird erwartet, dass die jährliche durchschnittliche Landtemperatur in Europa bis zum Ende dieses Jahrhunderts (2071-2100 gegenüber 1971-2000) im Bereich von 1 bis 4,5 °C (RCP4.5) und 2,5 bis 5,5 °C (RCP8.5) ansteigen wird, was mehr ist als die globale durchschnittliche Steigerung der prognostizierten Temperatur. Die stärkste Erwärmung wird für den Winter in Nordosteuropa und Skandinavien und für den Sommer in Südeuropa prognostiziert [516].

Mit einer Erhöhung der Durchschnittstemperaturen steigt auch die Wahrscheinlichkeit von sogenannten Hitzewellen. International existiert keine einheitliche Definition des Begriffs „Hitzewelle“. Gemäß einer für Mitteleuropa verwendeten Definition nach Jan Kysely [517] wird von einer Hitzewelle gesprochen, sobald an mindestens drei Tagen in Folge die Maximaltemperatur 30 °C überschreitet, die mittlere Maximaltemperatur über die gesamte Periode über 30 °C bleibt und an keinem Tag eine Maximaltemperatur von 25 °C unterschritten wird.

Studien [518]; [519]; [520] belegen, dass die Häufigkeit von Hitzewellen in den vergangenen Jahren in Deutschland zugenommen hat. Die Jahre 1994, 2003, 2006, 2010, 2013 oder 2018 können dafür als Beispiel dienen. Der Weltklimarat [521], [522], [515] weist darauf hin, dass auch künftig mit einer Zunahme an Hitzetagen und Hitzewellen gerechnet werden muss, nach Coumou (2013) und Robinson [518]; [523] bzw. Coumou et al. (2013) [518]; [523] möglicherweise mit einer Vervierfachung bis 2040. Das ist auch an zahlreichen regionalen Studien belegt (siehe u.a. [524]).

Einfluss des Klimawandels auf die UV-Strahlungsbelastung

Wichtige Determinanten für die UV-Strahlung an der Erdoberfläche und damit der UV-Strahlungsbelastung der Menschen sind neben dem Zustand der stratosphärischen Ozonschicht indirekt auch die Ursachen und Folgen des Klimawandels (globale Erwärmung): (i) Bewölkungssituation, (ii) Treibhausgase, (iii) Aerosole, (iv) Oberflächenreflexionsvermögen (Albedo) und (v) das Expositionsverhalten der Menschen.

(i) Bewölkungssituation:

Klimawandel bedingte, durch die globale Erwärmung hervorgerufene Veränderungen der UV-Strahlung über den mittleren Breitengraden der nördlichen Hemisphäre scheinen durch Veränderungen der Bewölkungsszenarien hervorgerufen zu werden [525].

In Übereinstimmung mit Simulationen aus Klimamodellen deuten mehrere unabhängige Satellitendaten darauf hin, dass zwischen den 1980er und 2000er Jahren bereits Veränderungen in großräumigen Wolkenmustern aufgetreten sind [526]. Zwischen den 60°S und 60°N Breitengraden stimmen beobachtete und simulierte Veränderungen in Wolkenmustern mit dem polaren Rückzug von Sturmbahnen in mittleren Breitengraden, einer weitreichenden Verringerung der Lufttrübung durch Aerosole zwischen den Breitengraden 30° und 50° beider Hemisphären (was vermutlich zu einer Zunahme der UV-Strahlung an der Oberfläche führt) und der Expansion subtropischer Trockenzonen überein [527].

Geringere Bewölkung über das Jahr gesehen hat Einfluss auf die jährliche Sonnenscheindauer. Nach Beobachtungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) hat sich die jährliche Sonnenscheindauer in Deutschland im Betrachtungszeitraum von 1951 bis 2018 um ca. 96 Stunden (linearer Trend) erhöht. Eine erhöhte jährliche Sonnenscheindauer kann wiederum eine erhöhte Jahressumme der erythemwirksamen UV-Bestrahlungsstärke zur Folge haben. Erste Auswertungen der Daten von 1999 bis einschließlich 2018 einer der Messstationen des UV-Messnetzes des Bundesamtes für Strahlenschutz zeigen, dass beispielsweise die aufsummierten Tagessummen für 2018 – ebenso wie für das Jahr 2003, das auch auffallend sonnig und heiß war [524] –deutlich höher als die Summen aller anderen Jahre lagen [528].

Wolken haben je nach Typ und Bedeckungsgrad einen unterschiedlichen Einfluss auf die UV-Strahlung. So können Gewitterwolken (z.B. Cumulusnimbus congestus) nach Seckmeyer [529] die einfallende UV-Strahlung um mehr als 99 % gegenüber dem wolkenlosen Fall schwächen. Allerdings kann die einfallende Strahlung gegenüber dem wolkenlosen Fall aufgrund vermehrter Streuung an den Wolken auch erhöht sein [529]; [530]. Die Schwächung der UV-Strahlung im Allgemeinen nimmt mit zunehmender Bedeckung zu und beträgt bei einem Bedeckungsgrad von 7/8 abhängig von der Wolkenart etwa 10 % bis 50 %.

(ii) Treibhausgase:

Aktuellen Forschungsergebnissen zufolge haben die Treibhausgase, die Ursache für die aktuelle globale Erwärmung sind, auch Auswirkungen auf Zerstörung und Regeneration des stratosphärischen Ozons. Eine Verringerung der stratosphärischen Ozonschicht, verursacht durch chlor- und bromhaltige Chemikalien (Fluorchlorkohlenwasserstoff [FCKW], Halone) bewirkt einen Anstieg der erythemwirksamen UV-B-Bestrahlungsstärke auf der Erdoberfläche. Aufgrund des Verbots Halogen-haltiger Substanzen (Montreal Protokoll mit Ergänzungen [531] scheint eine Erholung der stratosphärischen Ozonschicht einzutreten. Derzeitige Prognosen deuten an, dass

• die Konzentration des stratosphärischen Ozons Mitte des Jahrhunderts wieder die Werte von vor 1980 annehmen könnte. Aber aufgrund der Treibhausgase könnte sich die Regeneration der Ozonschicht verlangsamen. Die Zusammenhänge sind allerdings komplex und unterliegen augenblicklich intensiver Erforschung.
• bis zum Ende des 21. Jahrhunderts (2090-2100) gegenüber der Gegenwart (2010-2020) die Erholung der Ozonschicht (aufgrund der Abnahme ozonabbauender Stoffe und der Wechselwirkungen mit steigenden Treibhausgaskonzentrationen) zu einer Reduzierung der UV-Strahlung führen könnte, die über der Antarktis am höchsten ausfallen könnte (bis zu 40 %). Außerhalb der südlichen Polarregion scheint der Rückgang mit weniger als 10 % gering auszufallen [532].
• aufgrund der Erholung der Ozonschicht der Anteil an UV-B-Strahlung in den Jahren 2075- 2095, im Vergleich zur Periode von 1955-1975, in allen Breitengraden außer in den Tropen bei unverminderter Emission von CO2, CH4 und N2O (Emissionsszenario RCP 8.5) wieder geringer sein könnte. Die Verringerung wird in den nördlichen mittleren Breitengraden zwischen etwa 5 % und 15 % geschätzt, wobei die größten Verringerungen für die Wintermonate projiziert werden [527].

Darüber hinaus scheint die globale Erwärmung mit dem Auftreten so genannter Ozon-Niedrigereignisse („Low Ozone Events“), auch „Miniozonlöcher“ genannt, und damit unerwartet hoher UV-Bestrahlungsstäken in der nördlichen Hemisphäre in Zusammenhang zu stehen. Ausführliche Erläuterungen hierzu sind in Kapitel 6.1.3 beschrieben.

(iii) Aerosole

Ein weiterer Faktor ist die Luftverschmutzung durch Aerosole. Die erwartete Verbesserung der Luftqualität aufgrund von Luftreinhaltemaßnahmen und damit Verringerung der Aerosole in den am dichtesten besiedelten Gebieten der nördlichen Hemisphäre könnten zu einem Anstieg der erythemwirksamen UV-Bestrahlungsstärke um 10-20 % führen. Aerosole sind möglicherweise der wichtigste Faktor für die zukünftige UV-Belastung in dicht besiedelten Gebieten, aber ihre prognostizierten Auswirkungen sind am unsichersten [527].

(iv) Oberflächenreflexionsvermögen (Albedo)

Die Albedo (Maß des Rückstrahlvermögens) beispielsweise der Ozeane, Eisschilde, Wüsten und Vegetationszonen ist ein weiterer Faktor, der als Folge der globalen Erwärmung eine globale und regionale Veränderung der UV-Strahlungsbelastung generieren könnte. Aufgrund des Abschmelzens der großen Eisflächen an den Polen, aber auch der Gletscher in Hochgebirgslagen, verringert sich die Albedo in diesen Gebieten, wodurch sich die Reflexion und damit die UV-Strahlungsbelastung in diesen Regionen verringern dürften. Projektionen deuten darauf hin, dass eine Verringerung des Reflexionsvermögens durch das Schmelzen von Meereis in der Arktis zu einer Abnahme der UV-Strahlung um bis zu 10 % führen würde, während die Abnahme am Rande der Antarktis geringer wäre (2-3 %) [532].

(v) Expositionsverhalten der Menschen

Der Mensch richtet sich in seinem Verhalten unter anderem auch nach dem Wetter, vor allem was die Aufenthaltszeiten im Freien angeht. Es ist zu erwarten, dass auch die Wetterveränderungen aufgrund der globalen Erwärmung das menschliche Expositionsverhalten beeinflussen werden, wobei die Sonnenscheindauer und das thermische Empfinden maßgebliche Faktoren sind (s. hierzu 6.2.1). Hinzu kommen individuelle Erwartungen und Vorlieben, die auch von der Klimazone, in der der Mensch lebt, abhängig sind. Wie sich das Verhalten der Menschen und damit die UV-Exposition infolge von Klimawandel ändern werden, lässt sich aber beim augenblicklich vorliegenden Kenntnisstand nur mit großen Unsicherheiten prognostizieren.

Die Folgen klimatischer Veränderungen auf die Gesundheit sind noch mit teils großen Unsicherheiten behaftet. Grund hierfür sind multikausale Zusammenhänge, die mit klimatischen Veränderungen einhergehen und eine Differenzierung erschweren, welche Folgen durch den Klimawandel bedingt sind und welche durch andere Faktoren (z.B. Lebensstil).

Morbidität und Mortalität bei steigender Lufttemperatur

Steigende Lufttemperaturen und Hitzewellen (siehe Kapitel 6.1.1) bedeuten eine thermische Belastung. Von einer thermischen Belastung kann dann gesprochen werden, wenn der individuelle thermische Komfortbereich verlassen wird. Nach Parsons [533] sowie Menne und Matthies [534] variiert der individuelle thermische Komfortbereich nach geografischer Lage, Jahreszeit und Akklimatisation (physiologische Anpassungsfähigkeit des Körpers an die Umgebungsbedingungen) bzw. thermophysiologischer Anpassungsfähigkeit der Bevölkerung. Bei der Betrachtung gesundheitlicher Auswirkungen von thermischen Belastungen ist zu berücksichtigen, dass thermische Belastungen nicht nur durch die Umgebungstemperatur, sondern zusätzlich durch weitere meteorologische Parameter wie Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Strahlungsverhältnisse gesteuert werden.

Zahlreiche Studien zeigen mittlerweile, dass thermische Belastungen mit hoher Wahrscheinlichkeit signifikante Auswirkungen auf Gesundheit, Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit des Menschen haben werden [535]. Die Auswirkungen thermischer Belastung variieren je nach Region in Art und Stärke, da die Auswirkungen von den vor Ort herrschenden Bedingungen, der Bevölkerungszusammensetzung und ihrer Anpassungsfähigkeit oder auch von der bestehenden Gesundheitsinfrastruktur abhängig sind [536].

Studien belegen, dass hohe thermische Belastungen in Form von Hitzewellen mit einer erhöhten Mortalität einhergehen können (vgl. hierzu [537]). Für verschiedene Regionen der Erde gibt es gesundheitlich optimale Durchschnittstemperaturen, bei denen die Sterberate am geringsten ist (z.B. 16,5°C für Amsterdam, 20°C für New York [538]).

Bei Hitzewellen kommt es insbesondere bei Lungen- und Herzkreislauferkrankungen [539]; [540]; [541] zu einer erhöhten Morbidität sowie zu einer erhöhten Mortalität [542]. Eine Studie aus dem Jahr 2008 deutet darauf hin, dass höhere Temperaturen die Induktion nicht-melanozytärer Hautkrebse (BZK, PEK) durch UV-Strahlung verstärken [543]. Allerdings konnten diese Hinweise in einer neueren Studie nicht bestätigt werden [544].

Besonders Säuglinge, Kleinkinder, ältere und kranke Menschen sind durch thermische Belastungen gefährdet, da das Thermoregulationssystem bei ihnen nur eingeschränkt funktionsfähig ist [545]; [546]; [547].

Eine erhöhte Mortalität aufgrund thermischer Belastung im Sommer konnten Koppe [548], Heudorf und Meyer [549], Schneider et al. [550] und Muthers et al. [551] auch für Deutschland nachweisen. Davon betroffen war nicht nur der süddeutsche Raum, sondern auch Teile West- und Norddeutschlands, wo im Rahmen von Hitzewellen erhöhte Mortalitätsraten verzeichnet wurden [552]. Während der dreiwöchigen Hitzewelle 1994 verstarben nach Gabriel und Endlicher [553] im überwiegend ländlich geprägten Brandenburg 10–50 %, in einigen Bezirken Berlins sogar 50–70 % mehr Menschen als im Durchschnitt.

In diesem Kontext ist zu ergänzen, dass die Wirkung thermischer Belastungen auf die Gesundheit durch eine zunehmende Luftverschmutzung, vor allem durch Stickoxide, bodennahes Ozon und Feinstaub verstärkt wird [554]; [555]; [556]; [557]. Aufgrund des hohen Verkehrsaufkommens mit entsprechenden Schadstoffemissionen sind die in Städten lebenden Menschen besonders davon betroffen. Hinzu kommt die Tatsache, dass sich Städte im Vergleich zum Umland aufgrund der dichten Bebauung und Wärmespeicherung stärker erhitzen bzw. die Wärme speichern, als es im ländlichen Umland der Fall ist. Dies ist insofern von Bedeutung, als in Städten damit oftmals die für die Gesundheit notwendige nächtliche Abkühlung ausbleibt.

Morbidität und Mortalität durch UV-Strahlungsbelastung

Steigende Hautkrebserkrankungszahlen können seit Beginn der Krebsregistrierung gezeigt werden. Mögliche Gründe hierfür sowie Risikofaktoren werden an anderer Stelle in dieser Leitlinie diskutiert (siehe Abschnitt 4.3). Inwieweit der Klimawandel im Zusammenwirken mit den Vorgängen in der stratosphärischen Ozonschicht Auswirkungen auf Inzidenz und Prävalenz des Hautkrebses hat oder haben wird, wird erst in den kommenden Jahrzehnten richtig quantifiziert werden können, da zwischen einem Erbgutschaden genereller Natur oder durch UV-Strahlung bis zur Diagnose einer Hautkrebserkrankung Jahrzehnte vergehen können.

Entsprechend können derzeit nur die möglichen Folgen veränderter UV-Bestrahlungsstärken bzw. veränderter UV-Strahlungsbelastungen aufgrund des Klimawandels und Veränderungen der stratosphärischen Ozonschicht auf die Gesundheit des Menschen, insbesondere auf die Hautkrebserkrankungen, diskutiert werden. Lucas et al. [558] haben hierzu einen Überblick veröffentlicht. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass es in Zukunft unterschiedlichste Wechselwirkungen von Faktoren geben wird, die mit stratosphärischem Ozon und dem globalen Klimawandel zusammenhängen. Die Folgen des globalen Klimawandels werden ganze Bevölkerungsgruppen betreffen, auch zum Beispiel durch erzwungene Migration, wodurch Hauttypen nicht der ursprünglichen UV-Strahlungsbelastung ausgesetzt sein werden. Auf individueller Ebene kann der Klimawandel das Verhalten ändern, so dass der Einzelne mehr oder weniger UV-Strahlung ausgesetzt sein kann, abhängig von der Akklimatisierung an wärmere Temperaturen. Zum jetzigen Zeitpunkt kann man nur feststellen, dass Veränderungen auftreten können. Über die möglichen oder wahrscheinlichen Risiken für die menschliche Gesundheit kann im Moment nur spekuliert werden [558].

Neben Hautkrebs, als schwerwiegendstem Risiko von erhöhter UV-Exposition, dürfen andere UV-bedingte Erkrankungen im Zusammenhang mit Klimawandel und UV-Strahlung nicht außer Acht gelassen werden, wie beispielsweise die Photodermatosen. Dies sind entzündliche Hauterkrankungen, die durch UV-Strahlung induziert oder verstärkt werden [559] und aufgrund des klinischen Erscheinungsbildes sowie der Tatsache, dass Licht vermieden werden muss, erhebliche negative Auswirkungen auf die Betroffenen in Bezug auf Schule, Beruf, Familie und soziale Aktivitäten [560] sowie psychische Gesundheit [561] haben. Photodermatosen treten am häufigsten in den Frühlings- und Sommermonaten auf oder sind sogar auf diese beschränkt. Für die polymorphe Lichtdermatose (eine Photodermatose, die immerhin ca. 18 % der europäischen Bevölkerung betrifft [562] konnte beispielsweise gezeigt werden, dass ihr Auftreten den jährlichen Schwankungen der Umgebungs-UV-Strahlung an verschiedenen europäischen Orten folgt. Veränderungen der UV-Strahlung als Folge der Prozesse in der stratosphärischen Ozonschicht und des globalem Klimawandels können folglich die Häufigkeit und Schwere einer Reihe von Photodermatosen verändern [558].

Obwohl die Mechanismen der Ozonzerstörung recht gut verstanden sind, traten in den letzten zwei Jahrzehnten in der Arktis aufgrund besonderer meteorologischer Bedingungen sporadisch mehrere unerwartete Ozonabbauerscheinungen auf [563]; [564]. Diese sogenannten "Low-Ozone-Events“ (LOEs), auch „Miniozonlöcher" (OMs) genannt [565]; [566]; [567], zeichnen sich durch signifikant verringertes stratosphärisches Ozon für ein bis drei Tage über geographisch begrenzten Regionen aus [568].

Nach heutigem Kenntnisstand ist die Reduktion der Ozonsäule (OC) in der Antarktis das Ergebnis einer chemischen Zerstörung durch photolytische Reaktionen im sehr stabilen Polarwirbel, der günstige Bedingungen für den Ozonabbau schafft [569]; [570]. Im Vergleich zur Antarktis werden über der Arktis und der Nordhalbkugel durch die dort herrschenden Zirkulationsprozesse der Luftmassen eine vergleichsweise hohe Ozonkonzentration über den nördlichen Polarregionen aufrecht erhalten [571]. Der über der Arktis herrschende Polarwirbel ist im Gegensatz zu den Verhältnissen über der Antarktis weniger stabil, welches den Ozonabbau durch chemische Prozesse über der Arktis hemmt [572]. Lange und kalte arktische Winter begünstigen aber die Bildung stabiler Polarwirbel und damit den chemischen Ozonverlust über der Arktis [573]; [572]; [574]; [575]; [564]. Ein derartiges Ereignis in 2011, verursacht durch einen extrem kalten und stabilen Polarwirbel, erlangte in seiner Intensität antarktische Ausmaße [563]. Einhergehend mit der jahreszeitlichen Erwärmung im Frühjahr setzt eine Instabilität und Auflösung des Polarwirbels ein und die ozonarmen Luftmassen (LOEs bzw. OMs) aus dem Inneren des Polarwirbels können in Richtung Süden, unter anderem nach Europa, transportiert werden. LOEs nehmen eine im Vergleich zum „Ozonloch“ über der Antarktis eher kleine Fläche ein und führen in der nördlichen Hemisphäre zu unerwartet hohen UV-Strahlungsbelastungen [525]; [528].

Ein verstärktes Auftreten dieser Ereignisse scheint den bisherigen Kenntnissen zufolge mit der globalen Erwärmung in Zusammenhang zu stehen. Aufgrund der Treibhausgase gelangt weniger wärmende Strahlung in die Stratosphäre, wodurch sich diese verstärkt abkühlen kann. Dies begünstigt wiederum das Auftreten von LOEs [576]. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Europa zunehmend von LOEs betroffen ist und es dadurch bedingt für wenige Tage Ende März / Anfang April zu einer hohen UV-Strahlungsbelastung auf der Erdoberfläche kommt. Die komplizierten Details der Wechselwirkungen zwischen der Ozonschicht und den Treibhausgasen sind jedoch noch nicht vollständig verstanden und deshalb Gegenstand der Forschung (wie beispielsweise im Projekt RECONCILE [577].

Darüber hinaus können LOEs im Frühjahr und Sommer über Europa als Folge von Ausgleichsprozessen der stratosphärischen Ozonkonzentration zwischen den subtropischen Luftmassen und denen in den höheren Breiten entstehen [578].

Die Häufigkeit von Niedrigozonereignissen – entweder aufgrund einer lokalen Veränderung der atmosphärischen Dynamik oder aufgrund eines veränderten Transports ozonarmer Luftmassen aus Polarwirbel oder niederen Breiten [579]; [580] - hat in den letzten zwei Dekaden über dem europäisch-atlantischen Sektor zugenommen [579]; [581].

Forschungsbedarf

Hinsichtlich der Prävention von Hautkrebs gilt es, die Auswirkungen des Klimawandels auf die UV-Strahlungsbelastung zu quantifizieren. Hierzu ist der für Deutschland / Europa relevante Einfluss der chemischen, physikalischen sowie meteorologischen Prozesse des Klimawandels auf die stratosphärische Ozonschicht, auf das Auftreten von Niedrigozonereignissen und damit auf die erdbodennahe UV-Strahlungsbelastung quantitativ zu beschreiben. Darüber hinaus bedarf es der Analyse der aktuellen und der in den letzten Jahrzehnten erfassten regionsspezifischen UV-Strahlungsbelastung in Deutschland. Des Weiteren sind, als Voraussetzung für gesundheitspolitische Entscheidungen, Projektionen der erdbodennahen UV-Strahlungsbelastung für Deutschland / Europa in Bezug auf unterschiedliche RCP-Emissionsszenarios zu erstellen und mit Modellierungen der Bewölkung, der Aerosolkonzentration und, wo relevant, der Albedo zu ergänzen.

Zur Abschätzung der Auswirkung von Änderungen der UV-Strahlungsbelastung auf Morbidität und Mortalität durch UV-Strahlung ist zusätzlich zu einer optimierten Registrierung aller Hautkrebsentitäten in Deutschland / Europa der Versuch zu unternehmen, eine Dosis-Wirkungsbeziehung UV-Strahlung / Hautkrebs zu beschreiben. Darüber hinaus sollten Meldeverfahren anderer UV-bedingter Erkrankungen, wie zum Beispiel für polymorphen Lichtdermatosen, etabliert werden, um ein Gesamtbild der UV-bedingten Krankheitslast der Bevölkerung zu erhalten

Es bedarf darüber hinaus der Durchführung geeigneter Studien zu Klärung eines möglichen Einflusses der Temperatur auf die Wirkungen von UV-Strahlung, insbesondere der kanzerogenen Wirkung. Im Hinblick auf eine möglicherweise kombinierte gesundheitliche Wirkung von UV-Strahlung, Luftschadstoffen und meteorologischen Faktoren besteht ebenfalls Forschungsbedarf.

Lebenswelten im Sinne des §20 Absatz4 Nr2 PrävG und Sozialgesetz Buch V (Gesetz zur Stärkung der Gesundheitsförderung und der Prävention [582]) sind für die Gesundheit bedeutsame, abgrenzbare soziale Systeme insbesondere des Wohnens, des Lernens, des Studierens, der medizinischen und pflegerischen Versorgung sowie der Freizeitgestaltung einschließlich des Sports. Lebenswelten sind demnach das Wohnumfeld (Kommune / Quartier), Kindertagesstätten, Schulen und andere Ausbildungsstätten, Senioreneinrichtungen (Altersheime, stationäre Langzeitversorgung / Pflegeheime), der Arbeitsplatz und Systeme der Freizeitgestaltung.

In Bezug auf die Prävention von Hautkrebs sind vor allem Verhaltensmuster interessant, die die Aufenthaltszeit im Freien und damit die Möglichkeit der UV-Exposition bestimmen. Studien, die diese Fragestellung betrachteten, haben fast ausschließlich einen Bezug zur Lebenswelt „Systeme der Freizeitgestaltung“. Zu temperaturabhängigen Verhaltensmustern speziell in Kindergärten, Schulen, Ausbildungsstätten, Arbeitsplatz und Einrichtungen für Senioren existieren derzeit keine Studien, aber Publikationen, die sich mit der Prävention hitzebedingter gesundheitlicher Schädigungen befassen (s. zum Beispiel [583]. In den zuletzt genannten Settings ist zu berücksichtigen, dass das Verhalten in der Regel durch Vorgaben und organisatorische Randbedingungen beeinflusst und davon abhängig ist.

Das Verhalten oder die Verhaltensmuster der Menschen in ihren Lebenswelten sind durch das Wetter beeinflusst. Dabei spielt das thermische Empfinden (das Wärme-, Behaglichkeits- oder Kältegefühl) neben Bewölkung bzw. Sonnenschein, Windgeschwindigkeit und Niederschlag eine wichtige Rolle. Ein Index, mit dessen Hilfe das thermische Empfinden auf Grundlage des Wärmehaushalts des Menschen bewertet werden kann, ist die „Gefühlte Temperatur“. Sie stimmt häufig nicht mit der gemessenen Lufttemperatur überein, da das Empfinden neben der Lufttemperatur auch von den meteorologischen Größen Luftfeuchte, Wind und Strahlung sowie dem menschlichen Verhalten (insbesondere der Aktivität und Bekleidung) bestimmt wird [584]. Auch die subjektive innere Einstellung gegenüber den thermischen Bedingungen scheint über das temperaturabhängige Verhalten zu entscheiden, so dass es beispielsweise Menschen gibt, die Hitze als angenehm empfinden und sich dann verstärkt im Freien aufhalten [585].

In Tabelle Freizeitverhalten sind die aus den Studien zum wetterabhängigen Verhalten in der Lebenswelt „Systeme der Freizeitgestaltung“ ableitbaren Informationen bezüglich steuernder Wetterparameter und der dazu festgestellten Verhaltensmuster zusammengefasst. Über die Angaben in der Tabelle hinaus ist zu beachten, dass die Erkenntnisse über temperaturabhängiges Verhalten bisher nicht unabhängig von der Jahreszeit und damit Tageslichtdauer vorliegen. Soweit ersichtlich, nehmen die Häufigkeit und Dauer von Aktivitäten im Freien bei längerer Tageslichtdauer und höheren Temperaturen im Bereich thermischen Komforts bis hin zu leichter Wärmebelastung zu. Für Aussagen zur Temperaturabhängigkeit innerhalb einzelner Jahreszeiten bedarf es weiterer Studien.

Die erläuternden Details zu den Studien und Einschätzungen ihres Beitrags zur Beantwortung der Schlüsselfrage sind nachfolgend zu finden. Die Mehrheit der Studien wurde in anderen Ländern durchgeführt, bisher ohne Prüfung einer unmittelbaren Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf Deutschland.

Arana et al. [586] untersuchten den Wettereinfluss auf die Nutzung von öffentlichen Verkehrsmitteln in Nordspanien an den Wochenenden der Jahre 2010 und 2011. Die Anzahl der Wochenendfahrten für Shopping und Freizeit nahm bei Wind und Regen ab und bei steigender Temperatur zu, wobei der Einfluss bei Gelegenheitsfahrern größer ist als bei regelmäßigen Fahrern. Die Studienregion ist durch ein gemäßigtes, maritimes Klima mit kühlen Sommern und milden Wintern geprägt. Die durchschnittlichen Tagesmaxima der Temperatur haben im August ihre höchsten Werte mit 22 °C. Die Aussage zur Zunahme der Fahrten bei steigender Temperatur dürfte demnach primär für den Bereich thermischen Komforts gelten. Der Wertebereich der meteorologischen Variablen im Studienzeitraum wurde in der Veröffentlichung nicht angegeben. Das Regressionsmodell verwendet die meteorologischen Größen als Absolutwerte, d.h. es spiegelt den Jahresgang wider. Es liefert damit den Hinweis, dass bei gemäßigtem Klima im Sommer mehr Fahrten mit öffentlichen Verkehrsmitteln für (wahrscheinlich Freizeitzwecke mit der Möglichkeit für Aufenthalte im Freien) durchgeführt werden, bei Regen und Wind weniger.

Banwell et al. [587] führten in Australien (Sydney) Interviews und Gruppendiskussionen mit der bei Hitze besonders verwundbaren Gruppe der Älteren (> 65 Jahre) durch, um deren Verhalten bei extremer Hitze bzw. bei Hitzewellen zu beleuchten. Die Interviews waren nicht direkt an eine akut auftretende Hitzewelle gebunden. Für Hitzewellen gibt es in Australien verschiedene Definitionen, u.a. dass für mindestens drei aufeinanderfolgende Tage eine Maximaltemperatur von 35 °C erreicht oder überschritten wird. Es zeigte sich ein unterschiedliches Verhalten der Älteren. In den meisten Fällen veränderte sich das Muster der täglichen Tätigkeiten hin zu einer Reduktion der physischen Aktivitäten und hin zum Vermeiden von Aufenthalten im Freien. In manchen Fällen wurde der Aufenthalt im Freien in die sehr frühen Morgenstunden oder körperliche Aktivität in einen klimatisierten Bereich verlegt wie eine Shopping Mall. Im individuellen Einzelfall gab es keine Anpassung der Tagesroutine. Diese Studie gibt folglich den Hinweis auf überwiegend Vermeidungsstrategien bei Älteren während extremer Hitze.

Bélanger et al. [588] untersuchten mit Fragebögen den Einfluss von Wetter und Jahreszeit auf die physische Aktivität von Heranwachsenden in Kanada (Montreal). Die Teilnehmer waren am Anfang der Untersuchung 12-13 Jahre alt und wurden über 5 Jahre begleitet. Sie konnten in Wochenlisten aus 29 Aktivitäten die zutreffenden auswählen, die sie für mindestens 5 Minuten ausgeübt haben. Wegen der Bindung an das Schuljahr wurden im Juli und August, den neben Juni im Mittel wärmsten Monaten, keine Daten erhoben. Es wurde nicht zwischen Aktivitäten in Innenräumen und im Freien unterschieden. Es wurde nur die Häufigkeit der Aktivität erhoben, nicht deren Dauer. Generell war die Häufigkeit physischer Aktivität im Winter geringer und nahm in den wärmeren Monaten zu. Insgesamt jedoch nahm die Aktivität mit zunehmendem Alter ab. Innerhalb einer Jahreszeit wurde eine Zunahme um 1 % im Frühjahr und Winter und 2 % im Herbst pro 10 °C Zunahme der Tagesmitteltemperatur angegeben, sowie eine Abnahme der Aktivität um 2-4 % pro 10 mm Niederschlag. Die Aussage zur Zunahme der Aktivität bei steigender Temperatur dürfte weitgehend für den Bereich thermischen Komforts gelten, da die Sommermonate überwiegend nicht erfasst wurden. Der tatsächliche Wertebereich der meteorologischen Variablen im Studienzeitraum wurde in der Veröffentlichung nicht angegeben.

Eisinga et al. [589] werteten für den Zeitraum 1996 bis 2005 den Zusammenhang zwischen dem täglichen TV-Konsum und den Wetterbedingungen in den Niederlanden aus. Die wichtigsten meteorologischen Variablen, die die Fernsehzeit beeinflussen, sind die Temperatur und die Sonnenscheindauer. Es wurde mehr ferngesehen, wenn es kälter, bewölkter und nasser war, bei stärkerem Wind und längeren Nächten. Es wurde zudem eine Abhängigkeit von der Art des angebotenen TV-Programms festgestellt, mit der Schlussfolgerung, dass mehr ausgestrahlte Unterhaltungsprogramme bei ungünstigen Wetterbedingungen zu einer stärkeren Nutzung animieren als Informationsprogramme. Letztere Unterscheidung dürfte inzwischen auf Grund der nahezu unbegrenzten Verfügbarkeit von Wunschinhalten über Streaming-Dienste nicht mehr relevant sein. In der Studie ergab sich bei einer Tagesmitteltemperatur von 20 °C im Vergleich zu 10 °C ein um 10 bis 18 Minuten geringerer TV-Konsum im Unterhaltungsbereich. Der Wertebereich der Tagesmitteltemperatur im Studienzeitraum betrug -12.1 bis 25.8 °C und lag im Mittel bei 10.2 °C. Es wurde nicht untersucht, ob die Interpretation zutreffend ist, dass die Menschen ihre zusätzliche TV-freie Zeit bei günstigeren Wetterbedingungen tatsächlich verstärkt im Freien verbrachten.

Knuschke et al. [590] und Knuschke et al. [591] stellten fest, dass meteorologische Einflüsse, insbesondere Lufttemperatur, Sonnenscheindauer, Niederschlag eine bedeutende Rolle im individuellen Verhalten spielen bezüglich der Wahrscheinlichkeit eines Aufenthalts im Freien (und damit der Wahrscheinlichkeit individueller UV-Expositionen) eine bedeutende Rolle im individuellen Verhalten spielen. Die Freizeitexpositionen von Außenbeschäftigten und Innenbeschäftigten sind weitgehend identisch bezüglich Mittelwert und Verteilung der UV-Personendosen, sofern es sich um den gleichen Freizeitverhaltenstyp handelt: der passive Anteil lag bei 70 bis 80 %, der aktive bei 20 bis 30 % der Beschäftigten. Anhand von vier Messperioden in den Monaten Februar, Mai, September und Dezember wurde festgestellt, dass die Aufenthaltsdauern an Wochenendtagen in Abhängigkeit von der Jahreszeit variieren und von der Tageshöchsttemperatur beeinflusst werden. Da beide Größen nicht unabhängig betrachtet wurden, ist davon auszugehen, dass die Tageshöchsttemperatur in diesem Fall primär als Jahreszeitenindikator funktioniert. Es wurde angenommen, dass die Aufenthaltsdauer eine lineare Funktion der Tageshöchsttemperatur ist, wobei es auf Grund der Messtermine als eher unwahrscheinlich anzusehen ist, dass der Wertebereich der Maximaltemperatur auch sommerliche Werte abgedeckt hat. Klimatisch liegt die mittlere Tageshöchsttemperatur in Dresden (Ort der Messungen) im Mai und September bei 19 °C, im Februar und Dezember bei 4 °C. Folglich dürfte sich die durch die Daten belegte Aussage zur Zunahme der Aktivitäten im Freien bei steigender Temperatur auch hier auf dem Bereich thermischen Komforts beziehen.

Liu et al. [592] analysierten das menschliche Planungsverhalten in Bezug zum Wetter mit Hilfe von Daten für Couponkäufe in China und den Besuch von Webseiten für öffentliche Verkehrsmittel weltweit. Sie kommen zu der Schlussfolgerung, dass das längerfristige Klima die Grundlage bildet für die planerischen Reaktionen auf das aktuelle Wetter. Bei höheren Temperaturen nimmt die Planungsfreudigkeit tendenziell ab. Die Autoren stellen einen Zusammenhang zu sozialer Unruhe, Gewalt und gesellschaftlicher Destabilisierung in Zeiten klimatischen Wandels her. Im Rahmen dieses Denkmodells wären damit auch Konsequenzen für Aufenthalte im Freien mittelbar möglich.

Spinney et al. [593] untersuchten auf der Grundlage von Zeittagebüchern den Einfluss von Wetterbedingungen auf das Freizeitverhalten in Kanada (Halifax) im Laufe eines Jahres. Die Wetterdaten umfassten die Tageshöchsttemperatur, den Gesamtniederschlag (unterschieden nach Regen und Schnee), das Tagesmaximum der Windgeschwindigkeit und die Gesamtschneehöhe. Die Werte der Tageshöchsttemperatur lagen im Bereich von -14.8 °C bis 31.9 °C. Zusätzlich wurde die Tageslänge einbezogen. Während Fernsehen mit nahezu 80% Teilnahmerate und einem Median des Zeitaufwands von 2.5 Stunden die Freizeitaktivitäten dominiert, treiben nur gut 4 % der Teilnehmer Sport im Freien und verbringen damit fast eine Stunde (Median 58 Minuten) draußen. Ein Viertel der Studienteilnehmer verbringt die Freizeit mit anderen, nicht als Sport klassifizierten Aktivitäten im Freien und hält sich am häufigsten eine Dreiviertelstunde pro Tag draußen auf. Die Aktivitäten im Freien nehmen während warmer Tage mit mehr Tageslicht zu. Es bestätigt sich damit der in den Publikationen von Arana et al., 2014, Belanger et al., 2009, Knuschke et al., 2004 und Knuschke et al., 2007 gefundenen Saisoneffekt. Alle Wetterwirkungen können 2.9 % der Schwankungen bei der Teilnahmerate an den nichtsportlichen Aktivitäten im Freien erklären, beim Sport im Freien sind es 5.8 %. Den stärksten Einfluss haben Temperatur (positiv) und Niederschlag (negativ), beim Sport auch die Schneehöhe (positiv). Den stärksten positiven Einfluss auf das Zeitbudget, welches für die sportlichen und nichtsportlichen Aktivitäten im Freien aufgewendet wird, hat die Tageslänge (Jahreszeit), während der Niederschlag für den Zeitaufwand für die nichtsportlichen Aktivitäten und die Maximumtemperatur, der Wind und der Niederschlag für die sportlichen Aktivitäten negativ korreliert sind.

Stewart et al. [585] stellten mit Hilfe einer Online-Umfrage unter 1400 Studenten im Südosten der USA einen Zusammenhang her zwischen der individuellen Vorliebe oder Abneigung der Menschen in Bezug auf sehr hohe Temperaturen und ihrer Sonnenexposition. Die mittleren Temperaturmaxima in Athens (Georgia) liegen zwischen 11.8 und 32.3 °C, wobei die Werte in allen Sommermonaten höher als 30 °C sind. Die Personen, die sich gerne Hitze aussetzen, verwenden anteilig weniger Sonnenschutz als diejenigen, die Hitze meiden. Ein größerer Anteil der hitzeaffinen Personen hält sich verstärkt in den Sommermonaten im Freien auf, während das bei denen, die Hitze meiden, eher im Frühjahr und Herbst der Fall ist. In Bezug auf die Hitzepräferenz wurde kein signifikanter Unterschied zwischen Frauen und Männern festgestellt. US-Amerikaner kaukasischen Typs sind mit einem Anteil von 51.3 % eher hitzeaffin, während die anderen ethnischen Typen mit 55,1 % eher die Hitze meiden.

Yang et al. [594] untersuchten den Zusammenhang zwischen dem menschlichen Verhalten in Bezug auf die Nutzung von öffentlichen Parks und dem thermischen Komfort im subarktischen Klima Nordschwedens (Umea). Sie kombinierten im Juli und August 2015 strukturierte Interviews mit Messungen meteorologischer Parameter zur objektiven thermischen Bewertung des Mikroklimas. Während der Befragungen in der Zeit von 10 bis 16 Uhr lagen die Maximumtemperaturen im Bereich von 12.7 bis 26.6 °C. Unter objektiv als „leichte Wärmebelastung“ einzustufenden Bedingungen bewerten die meisten Parkbesucher die Umgebungsbedingungen als „thermischen Komfort“. 49 % der Einheimischen geben an, noch mehr Sonnenstrahlung zu bevorzugen. Das Beispiel illustriert die Überlagerung von objektiven Maßstäben mit subjektiven Erwartungen und Wünschen, in diesem Fall die Sonnenaffinität der Menschen im subarktischen Klima. Abweichungen zwischen einer objektiven thermischen Bewertung und dem subjektiven thermischen Empfinden wurden auch durch Becker et al. [595] in einem heiß-trockenen Klima festgestellt und in Teilen auf subjektive Erwartungen zurückgeführt. Die Autoren betonen jedoch, dass es notwendig sei, ihre Hypothese durch Studien zu überprüfen.

Wissenschaftliche Arbeiten zu temperaturabhängigen Verhalten in weiteren Lebenswelten stehen derzeit aus.

• Die Frage, ob eine klimawandelabhängige Erhöhung der Hautkrebsinzidenz infolge veränderter Verhaltensmuster der Menschen zu erwarten ist, kann derzeit nicht abschließend beantwortet werden und bedarf weiterer Forschung.

Die globale Erwärmung wird infolge von Klimaveränderungen, z.B. der Umgebungstemperatur und Niederschlägen, Risiken und gesundheitsfördernde Effekte durch ein sich änderndes Verhalten in Bezug auf die Sonnenexposition beeinflussen [558]. Die über die Sonnenexposition tatsächlich erhaltene UV-Personendosis hängt entscheidend vom Verhalten ab [558]. Untersuchungen haben gezeigt, dass die mittlere tägliche UV-Exposition für Erwachsene und Kinder im Bereich von 4 % bis 5 % der täglichen Umgebungs-UV-Strahlung liegt [596]; [597]. Es gibt jedoch eine erhebliche Varianz [527] mit einer Bandbreite von einem Zehntel bis zum Zehnfachen dieses Mittelwertes [598], je nachdem, wo man sich aufhält, wie lange man sich freiwillig oder beruflich bedingt draußen aufhält und wie man sich vor UV-Strahlung schützt. Dies unterstreicht die Bedeutung der individuellen UV-Belastung. Die meisten Studien hierzu wurden in der kaukasischen (hellhäutigen) Bevölkerung durchgeführt, so dass die Ergebnisse möglicherweise nicht auf andere ethnische Gruppen anwendbar sind [599].

Die Betrachtungen bezüglich der temperaturabhängigen Verhaltensmuster der Bürger in den unterschiedlichen Lebenswelten (Kapitel 6.2.1) deuten darauf hin, dass das temperaturabhängige Verhalten vom thermischen Empfinden abhängig ist und die Häufigkeit und Dauer von Aktivitäten im Freien mit höheren Temperaturen im Bereich thermischen Komforts bis hin zu leichter Wärmebelastung zunimmt. Diese Aussagen sind mit der Einschränkung gültig, dass die vorliegenden Studien derzeit noch keine Trennung von Einflüssen der Tageslichtdauer und der thermischen Bedingungen zulassen.

Wie in Kapitel 6.1.1 ausgeführt, deuten erste Untersuchungen darauf hin, dass eine erhöhte jährliche Sonnenscheindauer, wie sie in Deutschland durch den DWD festgestellt wird, eine erhöhte Jahressumme der erythemwirksamen UV-Bestrahlungsstärke nach sich zieht. Sofern infolgedessen mit einer größeren Anzahl von Tagen zu rechnen ist, die Bedingungen im thermischen Komfort bis hin zu leichter Wärmebelastung und Sonnenschein bieten, dann ist nach Knuschke (2004) [590] damit zu rechnen, dass sich die dem aktiven Freizeitverhaltenstyp zuzurechnenden Personen verstärkt im Freien aufhalten werden. Für diesen Teil der Bevölkerung wäre von zunehmenden UV-Personendosen auszugehen, die mit einem erhöhten Hautkrebsrisiko verbunden sind. Die Messungen und Auswertungen von Knuschke (2004) [590] zeigen zudem, dass die UV-Urlaubsdosis einen bedeutenden Anteil an der UV-Jahresexposition bildet. Änderungen im Urlaubsverhalten, die sich durch die Auswirkungen des Klimawandels auf die bisher bevorzugten Urlaubsziele ergeben können, wären folglich ein nicht unwesentlicher Aspekt bei der Abschätzung der UV-Personenjahresdosen und des damit verbundenen Hautkrebsrisikos.

In Kapitel 6.1.1 wird beschrieben, dass mit einer höheren Anzahl an Tagen mit stärkerem thermischen Diskomfort (Hitze und Hitzewellen) zu rechnen ist. Hierzu gibt es, gemäß den Betrachtungen in Kapitel 6.2.1, sowohl Hinweise auf Vermeidungsstrategien als auch Hinweise auf die grundsätzliche Existenz eines gewissen Anteils von hitzeaffinen Personen, welche sich trotz Hitze verstärkt im Freien aufhalten würden.

In der bisherigen wissenschaftlichen Literatur lässt sich ein Hinweis finden, dass bereits die Temperaturerhöhung an sich Einfluss auf die gesundheitliche Wirkung von UV-Strahlung zu haben scheint. In einer Studie von van der Leun [543] wurde mittels statistischer Verfahren ermittelt, dass bei gleicher UV-Belastung höhere Temperaturen die Kanzerogenität von UV-Strahlung verstärken soll. Die Autoren verwenden Daten des US-Hautkrebsregisters der 1970-er Jahre aus zehn Regionen. Da die gesamte Argumentation der Autoren ausschließlich von den Daten einer einzigen Region abhängt, erscheinen die Ergebnisse der Analyse wenig robust. Wie in Kapitel 8.2  ausgeführt, konnte die Studie von 2015 [544] den oben beschriebenen Effekt nicht bestätigen. Piacentini und Kollegen [600] führten auf Basis und in Erweiterung der Studie von van der Leun Untersuchungen zur Änderungr der Inzidenz von Nichtmelanomen im Zusammenhang mit den nach verschiedenen Emissionszenarien erwarteten Temperaturanstiegen für den Zeithorizont 2000 bis 2200 durch. Annahmen über die tatsächliche UV-Exposition der Menschen gehen in die Studie von Piacentini [600] nicht unmittelbar ein. Bei der in dieser Studie als Exposition bezeichneten Größe handelt es sich um die gesamte verfügbare UV-Dosis zuzüglich des von van der Leun [543] ermittelten Temperatureffekts. Die in dieser Studie berechneten Änderungen der Hautkrebsinzidenz wären damit eine direkte Funktion des Temperaturanstiegs. Die Studie lässt aber noch Fragen offen, so dass zur Festigung der Ergebnisse weitere Untersuchungen erforderlich wären – auch hinsichtlich der Frage, ob es sich bei der möglichen zusätzlichen Temperaturwirkung um einen physiologischen Effekt oder um eine Wirkung aufgrund veränderten Expositionsverhaltens handelt.

Letztendlich kann zum derzeitigen Zeitpunkt die Annahme, dass ein wärmeres Klima zu deutlich erhöhter UV-Strahlungsbelastung und folglich höherer Hautkrebshäufigkeit führen wird, nicht schlüssig belegt werden. Dies trifft auch auf einen vermuteten, zusätzlich kanzerogenen Temperatureffekt zu. Es bedarf der Durchführung geeigneter Studien.

Forschungsbedarf

Das menschliche Verhalten spielt eine entscheidende Rolle für die reale UV-Strahlungsbelastung. Daraus leitet sich der Forschungsbedarf ab, wetterabhängige Verhaltensgewohnheiten zu quantifizieren und zu klären, inwieweit klimawandelbedingte Veränderungen des Wetters langfristig Verhaltensgewohnheiten unterschiedlicher Bevölkerungsgruppen in ihren Lebenswelten (Kindergärten, Schulen, Ausbildungsstätten, an Arbeitsplätzen im Freien, Einrichtungen für Senioren, Systeme der Freizeitgestaltung) und im Urlaub beeinflussen, und wie dies die UV-Strahlungsbelastung und die Wahrscheinlichkeit für UV-Überbelastung – auch im Tagesverlauf – erhöht. Es bedarf Studien, die diese Parameter innerhalb einzelner Jahreszeiten vergleichen. Auf Grundlage der so gewonnenen Erkenntnisse sind quantifizierte Aussagen bezüglich klimawandelbedingter Veränderungen der Inzidenz UV-bedingter Erkrankungen, insbesondere des Hautkrebses, unter Berücksichtigung des menschlichen Verhaltens abzuleiten.

Um der Bevölkerung über den aktiven bzw. verhaltensbasierten Selbstschutz des Individuums (bspw. textiler und chemischer Schutz) hinaus einen an den Verhältnissen orientierten Schutz vor den im Zuge des Klimawandels zunehmenden Belastungen durch Hitze und UV-Strahlung zu bieten, bestehen aus städtebaulicher Sicht die folgenden Ansätze: Vermeidung des Eintrages von direkter und indirekter UV-Strahlungen, Vermeidung von Aufheizung und die Schaffung von Abkühlungsvorkehrungen [528]; [601]; [602]. Dabei empfiehlt es sich, auch aufgrund finanzieller Überlegungen, Maßnahmen zu implementieren, die nicht nur einem Zweck dienen, sondern mehrere Vorteile gleichzeitig aufweisen [603]. Damit lassen sich diese Maßnahmen gegenüber der Politik, den Steuerzahlern sowie Investoren und Entwicklern besser vertreten. Hervorzuheben ist der von Kabisch et al. [602] diskutierte Ansatz der „Blue-Green-Infrastructures“ als Planungskonzept zur Klimafolgenanpassung hinsichtlich Hitzevermeidung und Regenwasserrückhaltung und dessen Erweiterung um den Aspekt der Reduzierung des UV-Strahlungseintrages.

An den Städtebau und die mit ihm verbundenen raumplanerischen Disziplinen richtet sich damit bezogen auf Hitze und UV-Strahlung der Anspruch, die Menschen vor ungesunder und ungewollter Exposition zu schützen. Das beinhaltet, dass überall dort, wo die Menschen ihrem gewöhnlichen Alltag nachgehen, übermäßige Hitze- und UV-Strahlungsbelastungen vermieden werden; also konkret beim Aufenthalt in Gebäuden, bei der Verrichtung alltäglicher Wege (bspw. durch Verschattung von Straßen und Plätzen) und beim alltagsbezogenen Aufenthalt im Freien (bspw. Schulhöfe, Spielplätze, Sportstätten) [604]. Doch auch an Orten, an denen die Menschen gern die Sonne genießen (bspw. Liegewiesen in Schwimmbädern, Strände, Wiesen und Wege in Parks) [605], ist eine Erhöhung des Schutzangebotes möglich.

Folgende Maßnahmen, die im Kapitel 6.3.2 näher erläutert werden, erscheinen aus städtebaulicher Sicht heraus sinnvoll und möglich, um

• Verschattung durch Bebauung / baulich-technische Maßnahmen
• Reduzierung der Albedo im gebauten Raum und Freiraum
• Verschattung durch Bepflanzung
• Abkühlung durch Bepflanzung
• Einrichtung von Kaltluftzonen

Damit diese eher technischen Maßnahmen zum Tragen kommen können, müssen Maßnahmen auf organisatorischer Ebene ergriffen werden. Das beinhaltet unter anderem die Organisation eines breiten politischen Willens und die Umsetzung dieses politischen Willens mithilfe entsprechender Arbeitsweisen, Gesetze und Regularien auf der Verwaltungs- bzw. Ausführungsebene.

Verschattung durch Bebauung/baulich-technische Maßnahmen

Bebauungen sind allgemein in der Lage, Schatten zu spenden. Wichtige Parameter sind die Größe bzw. Höhe von Gebäuden sowie ihre Ausrichtung, Anordnung und Ausführung. Hierbei sollte allerdings nicht außer Acht gelassen werden, dass Gebäudeschatten als extrem ineffizient gelten, wie eine Studie ergeben hat, die an touristischen Orten in Paris durchgeführt wurde, ergeben hat [606]. Demnach gibt es den am wenigsten effizienten Gebäudeschatten auf großen Plätzen, was auf einen hohen Anteil an diffuser UV-Strahlung zurückgeführt wird, der auf solchen Plätzen höher ist als auf Straßen und in Parks. Auch von Oberflächen reflektierte UV-Strahlung kann dazu beitragen. Sliney [607] gibt an, dass eine weiße Hausfarbe bis zu 22 % UV-Strahlung zurückwerfen kann, wohingegen eine asphaltierte Straße nur 4 % bis 9 % zurückwirft, je nach Alter und Farbe.

Der Aufenthalt im Schatten von Gebäuden allein kann also keinen ausreichenden Schutz bieten. Es gibt aber noch weitere baulich-technische Maßnahmen, die Schatten spenden [608]. Diese lassen sich unterteilen in:

• Permanente Systeme
• Temporäre Systeme
• Anpassbare Systeme
• Spannungsmembranstrukturen und Sonnensegel
• Vorgefertigte Schattenkonstruktionen

Zu den permanenten Systemen zählen stabile überdachte Bauten bzw. Dachkonstruktionen, die für eine Dauer von mind. 10 Jahre errichtet werden. Beispiele hierfür sind Carport-ähnliche Überdachungen, Pavillons auf Spielplätzen oder überdachte Fußgängerbrücken. Temporäre Systeme wie Zelte, Marquisen und leichte Sonnensegel sind hingegen leicht auf- und abbaubar und damit gut geeignet, wenn nur gelegentlich Schatten an bestimmten Orten oder zeitweise an verschiedenen Orten gleichzeitig benötigt wird oder wenn permanente Systeme aufgrund von Aktivitäten, die an dem Standort stattfinden, ungeeignet sind. Anpassbare Systeme schließen hier eine Lücke.

Spannungsmembranstrukturen und Sonnensegel können sowohl als Permanent- als auch Temporärlösungen errichtet werden. Sie werden gern eingesetzt, weil sie gestalterisch vielfältig sind, nur wenige Stützstrukturen brauchen und gerade auch große Flächen wie Spielplätze und Schwimmbecken, aber auch Einkaufsstraßen/Fußgängerzonen filigran überspannen können.

Da es ganz verschiedene Raumtypen gibt und gern Wert auf eine architektonisch besondere Bauweise gelegt wird, kommen oft maßgeschneiderte Lösungen zum Einsatz. Es gibt auch vorgefertigte Schattenkonstruktionen, bei denen der gestalterische Spielraum zwar geringer ist, aber dafür auch die Kosten. So können bei vergleichsweise überschaubarem Budget schattenspendende Maßnahmen ergriffen werden.

Zu beachten ist bei allen baulich-technischen Maßnahmen, dass nicht jede Konstruktion bzw. jedes Material einen hohen Schutz vor UV-Strahlung aufweist. Bei textilen Lösungen kommt es darauf an, wie engmaschig und dick das Material ist, welche Farbe es hat und in welchem Zustand (alt / neu, nass / trocken, locker / überspannt) es ist. Je engmaschiger und schwerer das Material, desto höher die Anforderungen an die tragende Struktur. Großmaschige Materialien erlauben eine bessere Luftzirkulation, lassen aber auch einen höheren Anteil an direkter UV-Strahlung hindurch. Helle Materialien erhitzen nicht so stark wie dunkle, streuen und reflektieren aber die Strahlung stärker. Es gilt also einen Kompromiss bei der Auswahl der Materialien zu finden, der dem Zweck gerecht wird.

Reduzierung der Albedo im gebauten Raum und Freiraum

Neben Hauswänden und Straßen haben auch alle anderen relevanten Flächen in Kommunen ein spezifisches Rückstrahlvermögen (Albedo). Der Untersuchung von Sliney [607] ist zu entnehmen, dass besonders Gras eine niedrige Albedo hat. Ein hoher Schutz vor UV-Strahlung kann also dort hergestellt werden, wo bauliche oder natürliche Verschattung sowie grasbewachsende Flächen gleichermaßen vorhanden sind. Das kann auch ein Argument für mehr Dach- und Fassadenbegrünung sein. Die reflektierende Wirkung dieser Flächen wird durch Pflanzenbewuchs verringert. Gleichzeitig wird ein Kühlungseffekt erzielt, wodurch die Aufheizung von Dach- und Wandflächen verhindert sowie dem Hitzeinseleffekt von Städten entgegenwirkt wird. Der durch Gründächer gewonnene nutzbare Freiraum ist durch die Absorptionsleistung des Bewuchses besser für den Aufenthalt im Freien geeignet als bspw. mit hellen Platten ausgelegte Plätze.

Spielplätze mit hohem Anteil an Sandfläche, bei denen der Reflexionsanteil bis zu 18 % betragen kann, erfordern unbedingt eine gute Verschattung und ggf. Überdachungen mit Verschattungselementen. Sie werden gerade von den Kleinsten, die besonders zu schützen sind, zum Spielen aufgesucht und sind deshalb besonders mit Schutzmaßnahmen auszustatten.

Zur Begrünung von nicht überbauten Flächen sind Gräser besonders geeignet. Bei der Anlage entsprechender Flächen kann auf die Flächenversieglung verzichtet werden. Sie können damit als Retentionsflächen für Starkniederschläge dienen und somit einen weiteren Beitrag zur Klimaanpassung leisten.

Verschattung durch Bepflanzung

• Bepflanzung (Bäume, Begrünung) bietet eine Vielzahl positiver Effekte und kann, bezogen auf den Schutz vor Hitze und UV-Strahlung, zur Ausbildung sehr effizienter Strukturen in Stadt und Land genutzt werden.

Bäume sind in mehrfacher Hinsicht wertvoll bei der Anpassung an den Klimawandel. Sie spenden nicht nur Schatten in Abhängigkeit von der Dichte ihres Blätterwerkes und der Größe ihrer Baumkrone sowie ihrem Abstand zum Boden [609], sondern können ihre Umgebung durch Evapotranspiration um bis zu 30 % kühlen. So haben bspw. Streiling & Matzarakis [610] in einer Untersuchung festgestellt, dass sich die Temperaturen in einer Stadt zwischen Standorten, die stark von Baumkronen beschattet werden, und solchen, die weniger unter dem Einfluss großer Baumkronen stehen, erheblich unterscheiden können. So wurden beispielsweise unter einem dichten Blätterdach 30,8 °C gemessen, während an einem Standort, an dem weniger Bäume mit dichten Kronen standen, 34.1 °C gemessen wurden. Für die mittlere Strahlungstemperatur wurden 19,3 °C bzw. 21 °C festgestellt.

Der UV-Schutzfaktor von Bäumen wurde in verschiedenen Studien unterschiedlich bewertet und liegt in Abhängigkeit verschiedener Faktoren zwischen 2 und 20 [609]. Eine dichtere Anordnung mehrerer Bäume zu Baumgruppen bietet meist mehr Schutz als einzelne Bäume. Aufgrund dieser Schwankungen ist Baumschatten keine stabile Größe und sollte nur in Kombination mit individuellen Vorkehrung genossen werden [611]. Für die Stadt- und Landschaftsplanung heißt das bei der Schaffung grüner Infrastrukturen allerdings, verstärkt auf Bäume mit einem besonders hohen Schutzfaktor zu setzen. Als Gestaltungselemente und Schattenspender sind Bäume gesellschaftlich anerkannt und leichter zu integrieren als bauliche Strukturen.

Schaffung von Kaltluftentstehungszonen

• Durch die Verbindung von Kaltluftentstehungszonen können Frischluftkorridore geschaffen werden, die nicht nur mikroklimatisch Wirkung entfalten, sondern der gesamten Kommune dienen. Verbunden mit Fuß- und Radwegen bieten sie schattige Bewegungsräume für die Menschen.

Im Verbund mit anderen Bäumen und gegebenenfalls in Kombination mit Gewässern können Baumstandorte als Kalt- bzw. Frischluftentstehungszonen fungieren und dadurch der Hitzeinseleffekt urbaner Räume reduziert werden. Die Flächen auf denen die Bäume stehen, können wiederum zur dezentralen Regenwasserbewirtschaftung verwendet werden. Zudem speichern Bäume CO2, was wiederum der Reduzierung des Treibhauseffektes dient, und filtern Staub aus der Luft, was die Qualität der Atemluft in Kommunen erheblich verbessern kann. Bei ansprechender Gestaltung laden solche Zonen an heißen Tagen mit hoher Strahlungsintensität zum Aufenthalt ein. Buller et al. [612] haben gezeigt, dass kühle Schattenplätze gern angenommen werden. Wer im Schatten der Bäume läuft, setzt sich weniger UV-Strahlung aus.

Organisatorische Maßnahmen

Knieling et al. [613] zufolge erfordert Klimaanpassung eine Bewältigung der damit verbundenen Aufgaben entlang der folgenden Kategorien:

• Sektor übergreifende Aufgabe
• Ebenen übergreifende Aufgaben
• intermediäres Handlungsfeld
• grenzüberschreitende Anforderungen
• langfristige Orientierung
• Planung unter Unsicherheit
• Paradigmenwechsel im Hochwasserschutz

Der Schutz vor UV-Strahlung kommt in diesem Bericht noch nicht vor, kann und sollte aber – als eine Aufgabe zur Begegnung der Folgen des Klimawandels – aufgenommen werden. Er berührt mehrere Sektoren (bspw. Gesundheit, Wasserwirtschaft und Hochwasserschutz, Städtebau, Grünflächen und Landschaftsplanung) und Ebenen (lokal und regional) und bedarf deshalb einer Ebene, die in der Lage ist, zwischen den verschiedenen Zuständigkeitsbereichen zu vermitteln und das Thema angemessen zu vertreten sowie Maßnahmen umzusetzen und sich dabei eines breiten Mix‘ aus verschiedenen formellen und informellen Instrumenten zu bedienen.

Unter organisatorischen Maßnahmen subsummieren sich auch alle organisatorischen Vorgänge zur Reduzierung hoher UV-und Hitzebelastungen im Tagesablauf für jeden Einzelnen. Wie im Grundsatzpapier des UV-Schutz-Bündnisses [399] ausgeführt, sollen Tagesabläufe bzw. die Arbeitsorganisation in den Lebenswelten der Menschen derart gestaltet werden, dass belastender UV-Strahlung aus dem Weg gegangen werden kann. Dies ist auch im Bereich Arbeitsschutz notwendig. Studien belegen, dass diejenigen, die im Freien arbeiten, durch ihre Tätigkeit ein höheres Hautkrebsrisiko haben als die übrige Bevölkerung. Seit dem 01. Januar 2015 können Plattenepithelkarzinome und ihre Vorstufen, die multiplen, aktinischen Keratosen, als BK unter der Ziffer BK5103 anerkannt werden (Berufsgenossenschaft Energie). Laut der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung [614] sollen Arbeitgeber die Prüfung geeigneter Sonnenschutzmaßnahmen in die Gefährdungsbeurteilung aufnehmen, vor allem für Beschäftigte, die regelmäßig länger als eine Viertelstunde direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Die Rangfolge der Schutzmaßnahmen gegen solare UV-Strahlung soll dabei dem klassischen Präventionsprinzip „TOP“ folgen:

1. (T) technische Maßnahmen (Abschattung).
2. (O) organisatorische Maßnahmen (Regelung von Aufenthaltszeiten unter der Sonne)
3. (P) persönliche Maßnahmen (Kleidung, Sonnenbrille, etc.).

Organisatorische Schutzmaßnahmen sind laut DGUV Maßnahmen wie Arbeitsplanung, Arbeitsbeginn, Tätigkeitswechsel, rotierende Arbeitsaufgaben, Schichtplanung, oder Pausengestaltung, die in der Unterweisung des Arbeitgebers den Arbeitnehmern zu vermitteln sind. Wenn die Arbeitsaufgabe es zulässt, sollten um die Mittagszeit die Tätigkeiten bevorzugt im Innenraum erfolgen. Durch geschickte Arbeitsplanung soll die Tagesexposition reduziert werden. Wichtig ist natürlich auch, während der Arbeitspausen den Schatten aufzusuchen. Diese Aussagen sind für alle versicherten Mitglieder der DGUV und der kommunalen Unfallversicherungen gültig, also auch für Kinder und Jugendliche in Kindergarten und Schule.

UV-Schutz als Argumentationsstrang und Leitziel kann Kommunen dabei unterstützen, Maßnahmen des Klimaschutzes und der Klimaanpassung konsequent umzusetzen. Das einzudämmende Problem Hautkrebs ist weniger abstrakt als das Konzept des Klimawandels und kann damit besser in der Öffentlichkeit kommuniziert werden. Mit Leitfäden zur UV-Schutz-Optimierung und Kopplung von Maßnahmen des UV-Schutzes mit Maßnahmen zu Klimaschutz und -anpassung kann die Wissenschaft Politik und Verwaltung bei der Umsetzung geeigneter Maßnahmen unterstützen. Dafür sind allerdings Fördergelder notwendig.

Gesetze und Regularien unterstützen die Kommunen bei der weitgehend flächendeckenden Umsetzung geeigneter Maßnahmen, weil sie Rechtssicherheit schaffen. Zudem brauchen Kommunen Förderprogramme, die es ermöglichen, hochwertige Maßnahmen im öffentlichen Raum und bei öffentlichen Einrichtungen umzusetzen.

Um das Ziel des weitgehenden Schutzes der Menschen vor ungewollter UV-Exposition zu erreichen, ist, wie in Kapitel 6.3.2 ausgeführt, eine konsequente Straßenraumbegrünung und Verschattung von Plätzen mit Bäumen anzustreben, die bestenfalls auch Anforderungen des dezentralen Regenwassermanagements berücksichtigen. Als Bodenbeläge sind mindestens dunkle / wenig reflektierende Materialen vorzusehen. Hier ist anzumerken, dass in der Praxis derzeit eher auf reflektierende Bodenbeläge gesetzt wird, um eine zu hohe Aufheizung zu vermeiden. Das ist nachvollziehbar, weswegen solche Beläge gleichzeitig der Verschattung bedürfen. Vorzugsweise sollte jedoch ohnehin weitestgehend auf Bodenversieglung verzichtet und Grasflächen, auch als Straßenbegleitgrün und Gestaltungselement auf Plätzen, eingesetzt werden. Auch hier bietet sich wieder die Kombination mit Regenwasserbewirtschaftung an, weil solche Flächen, als Retentionsflächen angelegt, einen weiteren klimawandelbezogenen Zweck erfüllen. Ähnliches gilt auch für Spielplätze, Schulhöfe und Freizeitstätten.

Oftmals kann allerdings, gerade bei größeren Arealen, mit Bepflanzungen kein ausreichender Schutz geboten werden. In diesen Fällen können die vorgestellten baulichen Maßnahmen (siehe Kapitel 6.3.2) zur Verschattung helfen. Zukünftig sollte sichergestellt werden, dass alle Schulen, Kindergärten, Spielplätze und Freizeiteinrichtungen wie Sportplätze, Freibäder usw. über einen ausreichenden, an die Nutzungszwecke der Anlagen angepassten Sonnenschutz verfügen. Was als ausreichend bezeichnet werden kann, ist noch zu definieren und kontinuierlich anzupassen.

Über eine Überdachung von Rad- und Fußwegen könnte zukünftig stärker nachgedacht werden. Gerade Verbindungsstrecken in und aus Zentren, die durch überwiegend offene und damit ungeschützte Landschaft führen, könnten hierfür in Frage kommen. Nicht nur, dass die Dächer vor Sonnenstrahlung schützen, die Überdachungen könnten auch bei Regen und Schnee das Radfahren attraktiv halten und damit einen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Um die Effizienz der Anlage weiter zu steigern, können sie mit Photovoltaik-Anlagen bestückt und zur Herstellung von Ökostrom verwendet werden. Auch Überführungen sowie Fußgänger- und Radfahrerbrücken könnten so geschützt und genutzt werden.

Forschungsbedarf

Das Thema Hautkrebsprävention durch stadtplanerische und städtebauliche Maßnahmen spielt in der Planungspraxis in Deutschland bislang noch eine recht geringe Rolle. Es gilt daher, wirksame Maßnahmen zu definieren und die Voraussetzungen für deren Anwendung – auch in Kombination mit bereits vorhandenen Planungsansätzen - zu schaffen. Es ist bekannt, dass Anpassungsmaßnahmen zur Reduzierung der UV-Belastung Synergieeffekte mit sich bringen, die auch mit einer Reduktion der Hitzebelastung einhergehen. Daher ist zunächst zu eruieren, in welchen Teilräumen und Strukturen zu reduzierende UV-Strahlungs- (und Hitze-) Belastungen auftreten. Des Weiteren ist zu klären, welche städtebaulichen Strukturen und welche Formen der Bepflanzung unter welchen Voraussetzungen in unterschiedlichen Settings am besten geeignet sind, UV-Strahlung (und Hitze) zu minimieren. Da nicht jede Form der Verschattung oder Oberflächengestaltung zu jedem Teilraum passt oder erwünscht ist, ist die Frage zu klären, welche baulich-technischen Maßnahmen und welche Bepflanzungsformen sich am besten in Kommunen integrieren lassen. Hierzu gilt es, den UV-Schutzfaktor zu bestimmen, aber auch den Aufwand, die Kosten, das Design und die Akzeptanz unterschiedlicher Akteure zu eruieren. Vor allem die Frage der Akzeptanz für verschiedene Formen des verhältnisbezogenen UV-Schutzes durch die Bevölkerung, aber auch durch Politik und entscheidende Instanzen, ist ein wichtiges Forschungsfeld. Für die notwendige Planungserforderlichkeit und -sicherheit ist darüber hinaus zu untersuchen, ob und, wenn ja, welche Gesetze und Regularien geschaffen bzw. angepasst werden müssen, wie sich das Themenfeld „städtebaubezogener UV- (und Hitze-) Schutz“ in die Aufgaben und Entscheidungen lokaler Ämter und Behörden integrieren lässt und wie bisher, ggf. auch in Ländern mit mehr Erfahrung, die Handhabung und Routinen in diesem Themenfeld sind.