Gewitterasthma: Wie eine Böenfront Tausende in die Notaufnahme bringt

Am Abend des 21. November 2016 lag über Melbourne eine Wetterlage, die für sich genommen unspektakulär war: ein heißer Frühsommertag mit rund 35 Grad, nördlicher Anströmung und einer Gewitterlinie, die von Westen auf den Ballungsraum zulief. Gegen 18 Uhr Ortszeit überquerte die Böenfront das Stadtgebiet. Die Temperatur fiel um etwa zehn Grad, die relative Feuchte sprang von unter 20 auf über 70 Prozent, die Spitzenböen erreichten 17 bis 26 Meter pro Sekunde - rund 60 bis 95 km/h. Für einen Gewitterausfluss sind das Normalwerte.

Was folgte, gilt als der größte dokumentierte Massenanfall von Atemnot-Patienten, den ein einzelnes Wetterereignis ausgelöst hat. In den 30 Stunden ab 18 Uhr verzeichneten die öffentlichen Kliniken in Melbourne und Geelong 3.365 zusätzliche Vorstellungen wegen Atemwegsbeschwerden, ein Plus von 672 Prozent gegenüber dem Dreijahresmittel. Die stationären Asthma-Aufnahmen stiegen um 476 Fälle oder 992 Prozent, 35 Menschen kamen auf Intensivstationen. Zehn Todesfälle wurden dem Ereignis zugerechnet.

Das Phänomen heißt Gewitterasthma, im Fachjargon epidemic thunderstorm asthma. Meteorologisch ist es deshalb bemerkenswert, weil kein einziger Extremwert daran beteiligt ist: keine Orkanböe, kein Rekordhagel, keine Sturzflut. Entscheidend ist das Zusammentreffen eines völlig gewöhnlichen Gewitterausflusses mit einer Grenzschicht, die kurz zuvor mit Pollen gesättigt war.

Melbourne 2016: die Chronologie

Der Vorlauf war meteorologisch günstig für hohe Pollenlast: Der Frühling 2016 war in Victoria kühler und feuchter als im Mittel ausgefallen, das Weideland im Umland stand üppig. Der 21. November war der erste sehr heiße Tag der Saison, mit nördlicher Anströmung, die Luft aus den Weidegebieten in die Stadt führte. Die gemessenen Gräserpollenkonzentrationen lagen im Extrembereich: 102 Körner pro Kubikmeter in Parkville, 171 in Burwood.

Um 13:58 Uhr gab der australische Wetterdienst eine Unwetterwarnung für die westlichen Landesteile heraus, gegen 16 Uhr wurde sie auf Geelong und Melbourne ausgeweitet. Ab etwa 17 Uhr erreichte die Böenfront den Ballungsraum - mitten im abendlichen Berufsverkehr, mit entsprechend vielen Menschen im Freien.

Ambulance Victoria zählte rund 2.300 Notrufe im Zusammenhang mit dem Ereignis, davon etwa 2.000 allein zwischen 18 und 23 Uhr, rund das Siebenfache des Erwartungswerts. Zwischen 21 Uhr und Mitternacht lag das Anrufaufkommen noch 147 Prozent über der Prognose; erst gegen 7 Uhr am Folgetag, nach 13 Stunden, sank es wieder unter den Normalwert. Auffällig war die Patientenstruktur: In einer nachverfolgten Kohorte von 263 Betroffenen hatten 58 Prozent nie zuvor eine Asthma-Diagnose erhalten, 88 Prozent litten aber unter Heuschnupfen. Wer die typischen Symptome einer Pollenallergie kennt, gehört damit zur Risikogruppe, auch ohne Asthma in der Vorgeschichte.

Der Mechanismus Schritt für Schritt

Ein intaktes Gräserpollenkorn misst etwa 35 Mikrometer. Solche Partikel bleiben zum weitaus größten Teil in Nase und Rachen hängen und erreichen die unteren Atemwege nicht. Genau das ändert sich im Umfeld eines Gewitters.

Aufnahme: Der Einströmbereich einer Gewitterzelle saugt Luft aus der Grenzschicht an - samt allem, was darin schwebt. Pollen und Pilzsporen gelangen so in die Wolkenbasis.

Aufbruch: Dort werden die Körner zerlegt. Der klassisch angenommene Weg ist osmotische Quellung in feuchter Luft mit anschließendem Platzen der Hülle. Aus einem einzigen Gräserpollenkorn entstehen dabei nach Laborwerten für Weidelgras rund 700 sogenannte Subpollen-Partikel mit Durchmessern zwischen etwa 0,6 und 2,5 Mikrometern. Unterhalb von etwa drei Mikrometern sind Partikel lungengängig und erreichen die Bronchien.

Transport nach unten: Der Abwind der Zelle bringt die Fragmente zurück in Bodennähe. Weil kalte Ausflussluft dichter ist als die Umgebungsluft, breitet sie sich als flache Kaltluftblase aus, an deren Vorderkante die Böenfront läuft. Die Partikel werden dabei nicht verdünnt, sondern in einer nur wenige Dekameter mächtigen Schicht direkt über dem Boden konzentriert.

Belegt ist dieser Konzentrationseffekt unter anderem durch eine Untersuchung von 48 Asthma-Epidemietagen in sechs südostaustralischen Städten: Gewitterausflüsse traten an 33 Prozent der Epidemietage auf, aber nur an 3 Prozent der Kontrolltage. Bei einem schweren Ereignis stieg die bodennahe Gräserpollenkonzentration mit dem Eintreffen des Ausflusses um das Vier- bis Zwölffache. Wie stark Wetterlagen die Pollenbelastung generell steuern, ist im Zusammenhang von Wetter und Pollenflug ausführlicher beschrieben.

Das kritische Fenster liegt vor dem Regen

Die Böenfront läuft dem Niederschlagskern voraus, bei gut organisierten Systemen um mehrere Kilometer. Genau in dieser Vorlaufzone liegt das Expositionsfenster. Messungen von Pollenfragmenten während Frühjahrsgewittern zeigten Konzentrationsanstiege 20 beziehungsweise 60 Minuten vor Einsetzen des Regens. Sobald der Regen fällt, arbeitet er gegen den Effekt: Auswaschung entfernt Partikel aus der Luft. Der Belastungsgipfel liegt daher unmittelbar vor und mit dem Beginn des Niederschlags, nicht im Starkregen selbst. Deutsche Fachstellen beschreiben ein Auftreten der Beschwerden etwa 20 bis 30 Minuten nach Gewitterbeginn; die Stiftung Deutscher Polleninformationsdienst und die ECARF empfehlen Pollenallergikern, nach einem Gewitter rund eine halbe Stunde zu warten, bevor sie ins Freie gehen.

Offen ist, welcher Aufbruchmechanismus dominiert. Die Feuchte-Erklärung hat eine Schwachstelle, die ausgerechnet am bestdokumentierten Fall sichtbar wird: Eine atmosphärische Modellstudie zum Melbourne-Ereignis fand zum Zeitpunkt der Böenfront eine bodennahe relative Feuchte von nur 18 bis 19 Prozent, und der meist angesetzte Schwellenwert von 80 Prozent wurde in der Atmosphäre erst rund fünf Stunden nach Durchzug des Gewitters erreicht. Rein windgetriebene Mechanismen erzeugten im Modell den Gipfel am falschen Tag; am besten zum räumlichen Muster der Notrufe passte ein blitzgetriebener Aufbruch. Dazu passen Laborversuche, in denen statische elektrische Felder und vor allem Entladungen Weidelgraspollen aufbrachen. Der Aufbruch kann also an der Pflanze, in der Wolke oder auf beiden Wegen stattfinden.

Dokumentierte Ereignisse und begünstigende Lagen

Ort	Datum	Größenordnung	Auslöser
Birmingham, UK	6./7. Juli 1983	106 Notfallvorstellungen	Pilzsporen
Nottingham, UK	20./21. Juni 1984	22 Notfallvorstellungen	Pilzsporen
Melbourne, AUS	November 1987	154 Vorstellungen, 1 Todesfall	Gräserpollen
Melbourne, AUS	November 1989	277 Vorstellungen	Gräserpollen
London, UK	24./25. Juni 1994	640 Fälle in 12 Notaufnahmen (30 Std.)	Gräserpollen
Kuwait-Stadt	1. Dezember 1996	844 Vorstellungen, 11 Todesfälle	nicht geklärt
Wagga Wagga, AUS	30./31. Oktober 1997	215 Vorstellungen, 41 Aufnahmen	Gräserpollen
Neapel, Italien	4. Juni 2004	7 Notfallvorstellungen	Kräuterpollen
Ahvaz, Iran	2. November 2013	über 2.100 Fälle in 9 Kliniken	nicht geklärt
Melbourne/Geelong	21. November 2016	3.365 Mehrvorstellungen, 10 Todesfälle	Gräserpollen
Ostengland	16./17. Juni 2021	Notaufnahmen +560 Prozent	Gräserpollen

Übersichtsarbeiten zählen je nach Abgrenzung rund 22 bis 26 Ereignisse weltweit, etwa die Hälfte davon in Australien. Aus ihnen lässt sich ein Zutatenrezept ableiten. Erstens: eine hohe Pollen- oder Sporenkonzentration in der Grenzschicht unmittelbar vor dem Gewitter - also ein warmer, trockener, gut durchmischter Tag in der Gräserblüte, idealerweise mit Anströmung aus einem Quellgebiet wie Weide- oder Ackerland. Zweitens: ein Gewittertyp mit kräftigem, langlebigem Ausfluss. Multizellen, Squall Lines und Bow Echos erzeugen ausgedehnte, weit vorauslaufende Böenfronten; isolierte Einzelzellen, deren Ausfluss nach wenigen Kilometern zerfällt, erzeugen den Effekt kaum. Drittens: eine Zugbahn über dicht besiedeltes Gebiet, möglichst zu einer Tageszeit, zu der viele Menschen draußen sind. Mehr zu Gewitterstrukturen und historischen Fällen im Gewitterarchiv.

Deutschland, Europa und die Warnmöglichkeiten

In Europa sind Gewitterasthma-Ereignisse mehrfach belegt, überwiegend aus Großbritannien und Italien. Für Deutschland gilt nach Einschätzung des Allergieinformationsdienstes: Das Phänomen ist bisher selten aufgetreten. Kliniken berichten von mehr allergischen Beschwerden bei Gewittern während der Gräserblüte, aber nicht von Massenereignissen australischen Ausmaßes. Ein Grund dürfte die Melbourner Sondersituation sein - großflächige Weidelgras-Monokulturen direkt im Umland einer Millionenstadt.

Warntechnisch ist Victoria seit dem 1. Oktober 2017 weltweit führend: Ein gemeinsam mit dem australischen Wetterdienst und zwei Universitäten entwickelter Risikoindex kombiniert Gräserpollenvorhersage, Winddrehungen, Böen, Temperatur und Regen zu einer dreitägigen Ampelprognose in Grün, Orange und Rot, ergänzt um ein ausgebautes Pollenmessnetz. In Deutschland liefert der Deutsche Wetterdienst mit dem Pollenflug-Gefahrenindex und den Ausbreitungsrechnungen der ICON-ART-Modellkette die halbe Zutatenliste, auf Basis von rund 45 Messstationen der Stiftung Deutscher Polleninformationsdienst. Eine dedizierte Gewitterasthma-Warnung existiert bislang nicht; wer die Belastung abschätzen will, kombiniert die Pollenflug-Vorhersage für den eigenen Ort mit der aktuellen Gewitterlage.

Was Radar und Modelle hergeben

Eine Böenfront ist auf dem Wetterradar sichtbar, bevor der Regen da ist. Sie erscheint als schmale, bogenförmige Linie schwacher Reflektivität von wenigen dBZ, die dem Niederschlagskern vorauseilt - erzeugt durch Insekten und Brechungsindexgradienten an der Konvergenzlinie. In grob aufgelösten oder stark gefilterten Radarprodukten verschwindet dieses Signal, in hochaufgelösten Reflektivitätsdaten ist es gut zu erkennen. Doppler-Radialgeschwindigkeiten zeigen an derselben Stelle eine Konvergenzzone. Der zeitliche Abstand zwischen dem Durchgang dieser Linie und dem Einsetzen des Regens ist praktisch das Expositionsfenster.

Prognostisch sind vor allem Parameter interessant, die die Stärke des Abwinds beschreiben: DCAPE, trockene Mittelschichten, die durch Verdunstungskühlung den Downdraft verstärken, sowie die Scherung, die über den Organisationsgrad und damit über die Langlebigkeit des Ausflusses entscheidet. Die Böenprognosen der hochauflösenden Modelle geben zusätzlich einen Hinweis auf Reichweite und Intensität der Front. Ein Blick auf die Modellkarten und die Topkarten zeigt diese Felder für die kommenden Tage. Relevant wird das alles allerdings nur, wenn die Grenzschicht davor überhaupt stark mit Gräserpollen beladen war - ohne diese Vorbedingung bleibt eine Böenfront meteorologisch das, was sie meistens ist: ein Temperatursturz mit Windspitze.