Perkolation: Ein physikalisches Phänomen erklärt, wie Corona außer Kontrolle gerät

In Frankreich und Spanien nimmt die Zahl der Coronavirus-Fälle rapide zu. In Deutschland hingegen scheinen sie auf einem etwas höheren Niveau zu stagnieren. Es kann sich plötzlich ändern, zeigt ein Modell aus der Physik.

Anfang August meldeten die deutschen Gesundheitsbehörden an einem einzigen Tag mehr als 1.000 neue Coronavirus-Infektionen. In den vergangenen Wochen lagen die Zahlen im dreistelligen Bereich. Es bestand große Besorgnis über den Beginn einer möglichen zweiten Welle. Aber es tat: zunächst kaum etwas. Die Zahl der Neuinfektionen nahm weiter leicht zu, scheint jedoch seitdem bei etwa 1500 Fällen pro Tag zu stagnieren und dann wieder leicht abzunehmen. Die Frage ist: wie lange noch?

Ein Blick auf Nachbarländer wie Frankreich und Spanien gibt eine Vorstellung davon, was möglicherweise auch in diesem Land passieren könnte: Die Situation dort nach der Schließung im Frühjahr war vergleichbar mit der in Deutschland. Die Behörden zählten lange Zeit mehrere hundert Neuinfektionen pro Tag – das Virus schien unter Kontrolle zu sein. Jetzt steigen die Zahlen wieder schnell. Frankreich hat kürzlich mehr als 8.000 Neuinfektionen pro Tag gemeldet. Die Behörden sprachen von exponentiellem Wachstum und erklärten mehrere französische Abteilungen zu “Zone Rouge”, d. H. rote Zonen, in denen sich das Virus aktiv verbreitet.

Auch in Spanien hat die Zahl der Fälle seit mehreren Wochen wieder zugenommen. Das Land mit seinen rund 47 Millionen Einwohnern meldete zuletzt innerhalb eines Tages mehr als 4.500 Neuinfektionen. Das Virus ist in der Region Madrid besonders schwerwiegend. Isabel Díaz Ayuso, die Präsidentin der Region, beschrieb die Situation vor einigen Tagen mit eindrucksvollen Worten: “Menschen infizieren sich, Kinder infizieren sich, alle infizieren sich und die Schule hat noch nicht begonnen.” Bereits Mitte August erklärte die Bundesregierung das spanische Festland und die Balearen zu Risikogebieten. Wenig später folgten die Kanarischen Inseln.

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Wenn der Schwellenwert überschritten wurde, kann er nicht gestoppt werden

Warum scheint das Virus in den Nachbarländern außer Kontrolle zu sein, während die Zahl der Fälle in diesem Land derzeit stagniert? Das physikalische Perkolationsmodell bietet eine mögliche Erklärung. Das Wort leitet sich vom lateinischen “percolare” ab und bedeutet so etwas wie “percolate”. Epidemiologen verwenden es beispielsweise, um einen Infektionsprozess in einer Population zu untersuchen.

Das Modell basiert hauptsächlich auf der Idee eines Schwellenwerts, ab dem beispielsweise eine Infektion außer Kontrolle geraten kann. Der Berliner Virologe Christian Drosten hat das Modell kürzlich mit einem Kaffeefilter erklärt: Stellen Sie sich vor, das Kaffeepulver in einem Filter wird ständig mit einzelnen Wassertropfen angefeuchtet. Die ersten Tropfen sickern in das Pulver ein, füllen die Hohlräume und befeuchten das Pulver. Aber zunächst tropft kein Kaffee darunter. Erst mit der Zeit findet das ständig tropfende Wasser seinen Weg durch die Hohlräume im Pulver – bis schließlich eine Verbindung hergestellt ist. Von diesem Punkt an fällt man für jeden Tropfen, der oben auf den Kaffeesatz gegeben wird, auf den Boden der Kanne. Eine Schwelle wurde überschritten – nichts kann sie aufhalten.

Epidemiologen wissen jetzt, dass sich das Coronavirus hauptsächlich in Clustersituationen verbreitet. Ein Cluster kann eine Klassengemeinschaft, eine Studentenabteilung oder ein Community College-Kurs sein. Wenn diese Situationen schnell erkannt werden und die Mitglieder des Clusters unter Quarantäne gestellt werden, bevor andere Personen außerhalb des Clusters infiziert werden, kann das Virus nur in begrenztem Umfang verbreitet werden. Gleiches gilt, wenn die Mitglieder eines Clusters weitgehend zusammen bleiben. Der Infektionsprozess kann wirklich aufflammen und wieder verlangsamen, bleibt jedoch recht moderat und lokal auf Cluster beschränkt.

Wenn sich die Situation jetzt ändert, z. B. weil sich Menschen in größeren Clustern wieder treffen oder wieder intensiver reisen und die Dinge durcheinander bringen, kann der Virus leichter von Cluster zu Cluster springen. Ein Effekt wäre nicht sofort zu spüren. Aber irgendwann entstehen Verbindungen zwischen den Clustern und zu einem bestimmten Zeitpunkt gerät der Infektionsprozess plötzlich außer Kontrolle. Infektionen würden dann an vielen Stellen auftreten und die Anzahl der Fälle würde schnell und stark zunehmen. In Bezug auf den Kaffeefilter wäre dies der Moment, in dem der Kaffeesatz durchlässig wird.

“Es gibt wirklich diesen Schwelleneffekt. Wir sollten unsere Augen nicht davor verschließen”, sagte Christian Drosten kürzlich im Podcast “Coronavirus Update”. Dieser Effekt ist wahrscheinlich auch der Grund, warum die Welle in Deutschland derzeit steigt und fällt. Irgendwann kann es jedoch außer Kontrolle geraten. “Und wir wissen nicht wann”, sagte Drosten. Er hat das Gefühl, dass dies gerade in Frankreich geschieht.

Das Gefühl der Sicherheit kann irreführend sein

Er glaubt nicht, dass irgendjemand in Frankreich etwas falsch gemacht hat. “Wahrscheinlich ist ein ausreichender Grund dafür, dass es in Frankreich während der ersten Welle einfach viel mehr ansteckende Aktivitäten gab. Die französische Sperrung war aggressiver als unsere, aber im Hintergrund kann es zu mehr Restinfektionen kommen als bei uns”, sagte der Virologe.

Deutschland sei früher gesperrt worden, weil die erste Welle nicht nur auf der Intensivstation im Labor bemerkt wurde, sagt Drosten. Seine Einschätzung: “Deutschland profitiert bis heute davon.”

Gleichzeitig warnte er davor, sich zu einem falschen Sicherheitsgefühl umzubringen. “Ich hoffe, wie alle anderen in der Öffentlichkeit, dass dies in Deutschland nicht passiert”, sagte Drosten. “Aber ich möchte nur sagen, dass es eine Möglichkeit gibt, dass wir uns etwas vormachen, wenn wir sagen: ‘Das läuft gerade sehr gut, also machen wir weiter wie zuvor.'”

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