06
Aug
2015

Die Gefahr aus dem All - Solare UV-Strahlung und ihre Wirkung auf den

Menschen Neben dem thermischen Wirkungsprozess, der den Austausch von Wärme zwischen dem lebenden Organismus und der ihn umgebenden Atmosphäre beschreibt und schon im Thema des Tages am Montag, den 3. August thematisiert wurde, soll in den folgenden Abschnitten nun der aktinische Wirkungskomplex, also die Komponenten der biologisch wirksamen Sonnenstrahlung behandelt werden.

Die biologisch wirksamen Komponenten reichen vom infraroten über den sichtbaren bis zum UV-Bereich und haben sowohl gesundheitsfördernde als auch -schädigende Einflüsse auf den Menschen. So fördert beispielsweise Infrarotstrahlung die Durchblutung. Sichtbares Licht beeinflusst den Hormonhaushalt und die Psyche. Das größte Wirkungsspektrum besitzt jedoch die ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung).

Die UV-Strahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, die an der Erdoberfläche nur wenige Prozent der gesamten solaren Strahlung ausmacht. Sie besitzt dabei Wellenlängen (Wellenlänge: griechisch Lambda, der kleinste Abstand zweier Punkte gleicher Phase einer Welle), die kürzer sind als die des sichtbaren Lichtes. Da die einzelnen Elementarteilchen (Photonen) der UV-Strahlung über eine sehr hohe Energie verfügen, können sie teilweise tief in biologische Systeme eindringen, Molekülverbindungen zerstören und somit wesentlichen Einfluss auf das Leben nehmen. Beispielsweise wird die UV-Strahlung als Auslöser für verschiedene Hautkrebsarten angesehen.

Die Haut unterliegt dabei als Grenz- und Kontaktorgan in besonderem Maße dem Einfluss von Umweltfaktoren und somit auch der UV-Strahlung. Zahlreiche Hautkrankheiten finden ihren Ursprung in dieser Strahlung oder werden von ihr verstärkt. Am bekanntesten ist in diesem Sinne wohl der Sonnenbrand, der einer Verbrennung ähnelt und innerhalb von 1 bis 6 Stunden Bestrahlung mit einer scharf begrenzten Rötung, Hitzegefühl, Juckreiz sowie gelegentlicher Blasenbildung und Ödemen einhergeht.

Schwerwiegende Folgen für die menschliche Gesundheit haben jedoch Reaktionen, die nach einem jahre- oder jahrzehnte langen Zeitraum zwischen der UV-Bestrahlung und der sichtbaren Reaktion auftreten. In diese Gruppe sind beispielsweise die Hautalterung oder bösartige Hauttumore einzuordnen.

Traditionell wird die UV-Strahlung auf Basis der Ozonabsorption in drei Teilbereiche aufgegliedert. Demnach wird zwischen der UV-A Strahlung in dem Wellenlängenbereich von 315 bis 400 Nanometer, der UV-B Strahlung im Bereich zwischen 280 bis 315 Nanometer sowie der UV-C Strahlung zwischen 100 und 280 Nanometer. Während die UV-A Strahlung nur wenig vom atmosphärischen Ozon gehindert wird, die Erdoberfläche zu erreichen, sind UV-B und UV-C stark von der Ozonabsorption abhängig. Die UV-C Strahlung wird unabhängig von der Ozonkonzentration auf dem Weg durch die Atmosphäre fast komplett aus der Luft herausgefiltert. Dagegen ist die Menge an UV-B Strahlung am Boden stark von der Ozonkonzentration sowie der Dicke der Ozonschicht abhängig. Als Maß für die UV-Strahlung dient der sogenannte UV-Index, der üblicherweise als Bestrahlungsstärke (Watt pro Quadratmeter) auf einem horizontal orientierten Empfänger angegeben wird. Neben dem Ozon beeinflussen auch weitere Bestandteile der Atmosphäre, wie beispielsweise Aerosole (Schwebeteilchen in der Atmosphäre) und Wolken (Wassertröpfchen), astronomische Bedingungen wie der Sonnenstand, dem orographischen Standort oder auch die Bodenbeschaffenheit in Form der Albedo (Rückstrahlvermögen der solaren Strahlung) die Menge an UV-Strahlung am Boden.

Insgesamt hat die UV-Strahlung, wie zu Beginn des Artikels schon aufgeführt, bedeutende Wirkung auf den menschlichen Organismus. Wer seine Haut beim Sonnenbaden nicht ausreichend schützt, schädigt diese nachhaltig. Die UV-A (lange Wellen) Strahlung führt zu einer kurzfristigen Bräune, die jedoch kaum Lichtschutz bringt. Dagegen verliert die Haut an Spannkraft und altert bei langfristiger Bestrahlung frühzeitig. Auch das Hautkrebsrisiko ist bei häufiger ungeschützter Einstrahlung deutlich erhöht. Die UV-B Strahlung sorgt hingegen eher für eine langfristigere Bräune, die auch einen echten Lichtschutz mit sich bringt. Gleichzeitig dringen diese Strahlen nicht so tief in die Haut ein und schädigen sie daher nicht nachhaltig. Ein zusätzlich allgemein schädigender Effekt der UV-Strahlung ist zudem die Immunsuppression, eine Verringerung der Körperabwehr z.B. gegenüber Infektionskrankheiten.

Positiv ist jedoch noch anzuführen, dass die UV-Strahlung hauptverantwortlich für die Entstehung von Vitamin D in der Haut ist. Dieses Vitamin ist im Körper für den Calcium- und Phosphatstoffwechsel essentiell. Allerdings wird die notwendige Vitamin D-Dosis in Deutschland im Sommer bei wolkenlosen Bedingungen gegen Mittag innerhalb von etwa 15 Minuten durch die Exposition von Händen, Armen und Gesicht erreicht.

Auch bei der derzeitigen Hitzewelle kann die Sonne vielerorts vom gering bewölkten oder wolkenlosen Himmel scheinen. Aufgrund des Sonnenstandes kann sie dabei auch noch eine beachtliche Menge an UV-Strahlung absenden. Diese führte schon am Dienstag sowie auch am heutigen Donnerstag zu einem hohen bis sehr hohen UV-Index. Im Süden Bayern wurde entsprechend eine UV-Warnung herausgegeben, die auf für die Jahreszeit absolut erhöhte Werte des UV-Indexes hinweist. Als Schwellenwerte wird dabei ein UV-Index von größer 8,5 angesehen. Auch am Freitag ist vor allem im Süden mit erhöhten UV-Werten zu rechnen. Erst am Samstag nimmt die UV-Strahlung mit zunehmender Bewölkung wieder deutlich ab.

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 06.08.2015

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