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Pandemie Perkolation – ein Phänomen aus der Physik erklärt, wie Corona außer Kontrolle geraten könnte

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In Frankreich und Spanien steigen die Fallzahlen mit dem Coronavirus rasant. In Deutschland scheinen sie dagegen auf leicht erhöhtem Niveau zu stagnieren. Das könnte sich schlagartig ändern, zeigt ein Modell aus der Physik.

Anfang August meldeten die Gesundheitsämter in Deutschland wieder mehr als 1000 Neuinfektionen mit dem Coronavirus an einem Tag. In den Wochen zuvor hatten die Zahlen im mittleren dreistelligen Bereich gelegen. Die Sorge vor dem Beginn einer möglichen zweiten Welle war groß. Doch es tat sich: zunächst kaum etwas. Die Zahl der Neuinfektionen stieg zwar weiter leicht an, doch seitdem scheint sie auf einem Niveau von etwa 1500 Fällen pro Tag zu stagnieren und wieder leicht zu sinken. Die Frage ist: Wie lange noch?

Der Blick in Nachbarländer wie Frankreich und Spanien lässt erahnen, was womöglich auch hierzulande passieren könnte: Dort war die Situation nach den Lockdowns im Frühjahr mit der in Deutschland vergleichbar. Die Behörden zählten pro Tag über längere Zeit einige Hundert Neuinfektionen – das Virus schien unter Kontrolle. Nun steigen die Zahlen wieder rasant an. Frankreich meldete jüngst mehr als 8000 Neuinfektionen am Tag. Behörden sprachen von einem exponentiellen Wachstum und erklärten mehrere der französischen Départements als "zone rouge", also als rote Zonen, in denen sich das Virus aktiv verbreitet.

Auch in Spanien steigen die Fallzahlen seit Wochen wieder an. Mehr als 4500 Neuinfektionen binnen eines Tages meldete das Land mit seinen rund 47 Millionen Einwohnern zuletzt. Vor allem in der Region Madrid grassiert das Virus. Isabel Díaz Ayuso, Präsidentin der Region, beschrieb die Lage vor wenigen Tagen mit eindrücklichen Worten: "Die Menschen infizieren sich gerade, die Kinder infizieren sich gerade, alle infizieren sich gerade, und die Schule hat noch nicht begonnen." Bereits Mitte August erklärte die Bundesregierung das spanische Festland und die Balearen zu Risikogebieten. Wenig später folgte auch die Inselgruppe der Kanaren.

Ist die Schwelle überschritten, gibt es kein Halten mehr

Warum scheint das Virus in den Nachbarländern außer Kontrolle, während die Fallzahlen hierzulande im Moment eher stagnieren? Eine mögliche Erklärung liefert das physikalische Modell der Perkolation. Das Wort leitet sich vom Lateinischen "percolare" ab und bedeutet so viel wie "durchsickern". Epidemiologen nutzen es beispielsweise auch, um ein Infektionsgeschehen in einer Population zu untersuchen. 

Das Modell basiert im Wesentlichen auf der Vorstellung eines Schwellenwertes, ab dem beispielsweise ein Infektionsgeschehen außer Kontrolle geraten könnte. Der Berliner Virologe Christian Drosten erklärte das Modell jüngst mithilfe eines Kaffeefilters: Man möge sich vorstellen, Kaffeepulver in einem Filter werde beständig mit einzelnen Wassertropfen benetzt. Die ersten Tropfen versickern im Pulver, füllen die Hohlräume und befeuchten das Pulver. Doch unten tropft zunächst kein Kaffee heraus. Erst mit der Zeit bahnt sich das beständig tropfende Wasser einen Weg durch die Hohlräume im Pulver – bis schließlich eine Verbindung entsteht. Ab diesem Zeitpunkt fällt für jeden Tropfen, der oben in den Kaffeesatz gegeben wird, einer unten in die Kanne. Eine Schwelle wurde überschritten – es gibt kein Halten mehr. 

Epidemiologen wissen mittlerweile, dass sich das Coronavirus vor allem in Cluster-Situationen verbreitet. Ein Cluster kann etwa eine Klassengemeinschaft, eine Studenten-WG oder ein Volkshochschulkurs sein. Werden diese Situationen schnell erkannt und gehen die Mitglieder des Clusters in Quarantäne, ehe sie weitere Menschen außerhalb des Clusters anstecken, kann sich das Virus nur begrenzt ausbreiten. Dasselbe gilt, wenn die Mitglieder eines Clusters weitgehend unter sich bleiben. Das Infektionsgeschehen kann zwar aufflammen und wieder abebben, bleibt aber eher moderat und lokal auf Cluster begrenzt.

Ändert sich nun die Situation, etwa weil Menschen damit beginnen, sich wieder in größeren Clustern zu treffen oder wieder verstärkt reisen und sich durchmischen, kann das Virus leichter von Cluster zu Cluster springen. Ein Effekt würde sich nicht sofort bemerkbar machen. Doch schließlich entstehen zwischen den Clustern Verbindungen, und ab einem gewissen Punkt gerät das Infektionsgeschehen schlagartig außer Kontrolle. Infektionen würden dann vielerorts auftreten, die Fallzahlen schnell und stark steigen. Bezogen auf den Kaffeefilter wäre dies der Moment, in dem der Kaffeesatz durchlässig wird. 

"Es gibt sicherlich diesen Schwelleneffekt. Wir sollten davor nicht unsere Augen verschließen", erklärte Christian Drosten jüngst in dem Podcast "Das Coronavirus-Update". Dieser Effekt sei wahrscheinlich auch der Grund dafür, dass die Welle im Moment in Deutschland an- und abschwelle. Irgendwann könne sie aber außer Kontrolle geraten. "Und wir wissen nicht, wann", so Drosten. Er habe das Gefühl, das sei das, was gerade in Frankreich passiert.

Sicherheits-Gefühl kann trügerisch sein

Er glaube nicht, dass in Frankreich irgendjemand etwas falsch gemacht habe. "Ein wahrscheinlich hinreichender Grund ist, dass in Frankreich einfach viel mehr Infektionstätigkeit war während der ersten Welle. Der französische Lockdown war aggressiver als unserer, aber möglicherweise ist da im Hintergrund mehr an Restinfektionsmasse übriggeblieben als bei uns", so der Virologe. 

Deutschland sei früher in den Lockdown gegangen, da die erste Welle im Labor bemerkt wurde, nicht erst auf der Intensivstation, sagt Drosten. Seine Einschätzung: "Davon profitiert Deutschland bis heute."

Gleichzeitig warnte er davor, sich in falscher Sicherheit zu wiegen. "Ich hoffe, genau wie alle anderen in der Öffentlichkeit auch, dass das in Deutschland nicht stattfindet", so Drosten. "Aber ich will nur sagen, es gibt die Möglichkeit, dass wir uns da auch was vormachen, wenn wir uns sagen: 'Das läuft ja im Moment ganz gut, dann machen wir mal so weiter wie bisher.'"

Quellen:NDR - Coronavirus-Update / Twitter


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