Corona-Pandemie Simulation: Covid-19-Kurve mit Kontaktnachverfolgung brechen
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21. Mai 2021, 09:02 Uhr
Warum ist die Zahl der neuen Corona-Infektionen in Europa im Herbst völlig außer Kontrolle geraten? Berechnungen von Forschern aus Wien und Dresden zeigen: Kommt die Kontaktverfolgung nicht mehr hinterher, explodieren die Ansteckungen förmlich.
Im Rückblick sind sich die meisten Wissenschaftler einig: Deutschland ist sehr gut durch die erste Corona-Infektionswelle im Frühling 2020 gekommen. Im Sommer waren die Fallzahlen konstant niedrig, aber ab Mitte Oktober sind sie dann förmlich explodiert. Eine neue Simulation von Physikern um Björn Hof vom Institute of Science and Technology (IST) in Österreich und Marc Timme von der TU Dresden macht nun nachvollziehbar, warum die Zahl der Neuansteckungen kaum noch eingedämmt werden kann, wenn die Kapazitäten von Corona-Tests und Kontaktnachverfolgung überschritten werden.
Superexponentielles Wachstum bedeutet rasche Explosion der Fallzahlen
Eigentlich beschäftigen sich die Teams der beiden Physikprofessoren Hof und Timme mit der Simulation von turbulenten Strömungen in Röhren und Kanälen. Weil mit den gleichen statistischen Modellen aber auch berechnet werden kann, wie sich Waldbrände und Pandemien ausbreiten, haben die Forscher seit Ausbruch der Pandemie auch die Zahlen der Neuansteckungen von Covid-19 in Modellen berechnet, wie sie jetzt im Fachmagazin "nature communications" berichten, Und dabei stießen sie auf ein Phänomen: Bezogen sie die Kapazitätsgrenzen von Gesundheitsämtern und Testlaboren ein, dann nahmen neue Ansteckungen nicht kontinuierlich zu oder ab. Stattdessen explodierten sie entweder oder sie brachen praktisch auf null zusammen.
Die Schlussfolgerung: Kontaktnachverfolgung und Testen sind entscheidend. Wird die Kapazität überschritten, kommt es zum superexponentiellen Wachstum. Das bedeutet, es entstehen Bereiche in der Gesellschaft, in denen sich das Virus unkontrolliert ausbreitet. Damit verdoppelt sich nicht nur die Zahl der Fälle in einem bestimmten Zeitraum – das ist exponentielles Wachstum, sondern der Verdopplungszeitraum wird auch immer kleiner, die Geschwindigkeit nimmt also selbst exponentiell zu – das bedeutet superexponentiell. "Wenn das passiert, beginnt sich die Krankheit in den unkontrollierten Gebieten schneller auszubreiten und das führt unweigerlich zu einem superexponentiellen Anstieg der Infektionen", sagt Marx Timme, Physiker an der Technischen Universität Dresden. In der Realität werde dieser Effekt zunächst oft übersehen, schreiben die Forscher in der Studie, da bei Überschreitung der Testkapazität die Zahl der Tests definitionsgemäß zu gering sei.
Anders herum: Können die neuen Ansteckungen durch Abstandsregeln und Co. in einem Bereich gehalten werden, wo Kontaktnachverfolgung und Teststrategie effizient greifen, dann sinkt die Zahl der Neuinfektionen auf nahezu null. Diese Simulation könnte daher auch die beobachtet niedrigen Werte aus dem Sommer 2020 erklären.
Entscheidend ist die Kapazität der Kontaktverfolgung
Aus ihren Berechnungen schließen die Forscher auch, dass es kaum eine Rolle spielt, wie groß die Reserve bei Kontaktverfolgung und Tests ist. In dem Moment, wo sie aufgebraucht ist, kommt es allerdings praktisch sofort zum superexponentiellen Wachstum. "Die meisten europäischen Länder reagieren erst, wenn die Kapazitäten der Intensivmedizin bedroht sind", sagt Hof. "Eigentlich müssten die politischen Entscheidungsträgerinnen auf ihre Kontaktverfolgungsteams achten und abriegeln, bevor dieser Schutzschild zusammenbricht."
(ens)
Hof et.al.: Discontinuous epidemic transition due to limited testing, nature communications
