Untersuchung zu Fluiddynamik

Studie: Wind trägt Viren leicht sechs Meter weit

Wie weit die Tröpfchen und Aerosole mit dem Virus beim Husten reichen, hängt auch vom Luftzug ab. Schon ein leichter Windhauch trägt eine Wolke meterweit, errechneten Wissenschaftler anhand der Fluiddynamik.

Windböen und Luftzug können die Viren in Aerosolen bei Husten weitertragen. Adobe Stock_srady

Theoretisch ist es möglich, dass die durch husten ausgestoßene SARS-CoV-2-Viren mit einem Windstoß in der Luft weitergetragen werden. Das Gefährdungspotenzial reicht somit weit über die Abstandregel von eineinhalb bis zwei Metern hinaus und ist auch draußen an der frischen Luft gegeben. Das errechneten Wissenschaftler der Universität von Nikosia auf Zypern, die sich sonst mit der Fluiddynamik als Teil der Strömungslehre, zum Beispiel hinsichtlich aerodyna­mische Effekte im Flugverkehr, beschäftigen. Die per Computer errechneten Erkenntnisse wurden in der Fachzeitschrift Physics of Fluids des American Institute of Physics publiziert.

Strömungsmechanismen wirken auf die Virusverbreitung

Die Wissenschaftler untersuchten das Geschehen zwar nicht in einer experimentellen Studie und mit echter Viruslast, zeigen aber anhand der validen Berechnung nach der Arbitrary-Lagrangian-Eulerian-Methode, wie die neuartigen Coronaviren beim Husten in Zusammenhang mit der Gesetzmäßigkeit fliegen könnten. Der Rechnung zugrunde liegt die Analyse von einer gut 8 mal 4 cm großen Wolke aus 1.000 kleinen Tröpfchen, die eine Masse von 7,7 Milligramm aufweist. Ohne jeden Windhauch sinkt diese innerhalb von 49 Sekunden im Umkreis von einem Meter zu Boden. Die Abstandsregel ist hier also ausreichend.

Doch bereits bei einem Windhauch von vier Stundenkilometern (1 Beaufort), der als leichter Luftzug wahrgenommen wird, können die Viren innerhalb von fünf Sekunden bereits sechs Meter weit fliegen und bleiben etwa auf einem halben Meter Bodenhöhe. Kinder und kleinere Erwachsene würden hier theoretisch von mehr Viren erreicht.

Wenn der Windstoß 15 Stundenkilometer (3 Beaufort) beträgt, schwirren die in ihrer Wolke nach nur 1,6 Sekunden sechs Meter weit. Die Wolke bleibt dabei auf knapp einem Meter Höhe und kann auch noch höher getragen werden.

Die Arbitrary-Lagrangian-Eulerian-Methode

Mit der Arbitrary-Lagrangian-Eulerian-Methode (ALE-Methode) in der numerischen Strömungsmechanik kann die eulersche mit einer lagrangeschen Formulierung gekoppelt werden und damit eine Bewegung in einem Raum mit den zwei unterschiedlichen Betrachtungsweisen erfasst werden. Während einer Simulationsrechnung werden die Bewegungen der Teilchen (hier Tröpfchen und Aerosole) in einem Raum komplexer beschrieben.

Quelle: Drikakisb, D. et al. 2020: On coughing and airborne droplet transmission to humans featured in Physics of Fluids DOI: https://doi.org/10.1063/5.0011960

Das neu identifizierte Coronavirus SARS-CoV-2 verursacht die "Corona virus disease 2019" (Covid-19) und ist Auslöser der COVID-19-Pandemie.

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