Warum Ausbrüche wie das Coronavirus sich exponentiell ausbreiten, und wie man „die Kurvenlinie glätten“ kann.

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Nachdem der erste Fall von Covid-19 – die Krankheit, die von dem neuartigen Coronavirus ausgelöst wird – in den USA gemeldet wurde, tröpfelten Berichte über weitere Infektionen langsam ein. Zwei Monate später hat sich dieses Rinnsal in einen stetigen Strom verwandelt.

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Navigieren Sie mit der Maus, um die Anzahl der Fälle im Laufe der Zeit zu beobachten.

Diese sogenannte exponentielle Kurve bereitet den Experten Sorgen. Würde sich die Zahl der Fälle kontinuierlich alle drei Tage verdoppeln, gäbe es in den USA bis Mai etwa hundert Millionen Fälle.

Hierbei handelt es sich um Mathematik, und nicht um Prophezeiungen. Laut den Fachleuten des öffentlichen Gesundheitswesens kann die Ausbreitung verlangsamt werden, wenn die Menschen sich „sozial distanzieren“, indem sie öffentliche Räume meiden und ihre Mobilität allgemein einschränken.

Ohne Maßnahmen zur Verlangsamung wird sich Covid-19 jedoch noch monatelang exponentiell ausbreiten. Um die Gründe dafür zu verstehen, ist es sinnvoll, die Ausbreitung einer ausgedachten Krankheit in einer Bevölkerung zu simulieren.

Wir nennen unsere ausgedachte Krankheit Simulitis. Es verbreitet sich noch schneller als Covid-19: Wenn eine gesunde Person mit einer kranken Person Kontakt hat, wird die gesunde Person auch krank.

Bei einer Bevölkerung von nur fünf Personen hat es nicht lange gedauert, bis sich alle mit Simulitis angesteckt haben.

Im wirklichen Leben werden die Menschen natürlich irgendwann wieder gesund. Eine wieder genesene Person kann weder Simulitis auf eine gesunde Person übertragen noch nach dem Kontakt mit einer kranken Person wieder krank werden.

Mal sehen, was passiert, wenn sich Simulitis in einer Stadt mit 200 Einwohnern ausbreitet. Jeder in der Stadt wird an einer zufälligen Stelle beginnen, sich wahllos bewegen, und wir werden eine Person krank machen.

Man beachte, wie die Steigung der roten Kurve, die die Zahl der Kranken repräsentiert, mit der Verbreitung der Krankheit rasch ansteigt und dann mit der Genesung der Menschen wieder abnimmt.

Unsere simulierte Stadt ist klein – etwa so groß wie Whittier, Alaska –, sodass sich Simulitis schnell in der gesamten Bevölkerung ausbreiten konnte. In einem Land wie den USA mit seinen 330 Millionen Einwohnern könnte die Kurve noch lange Zeit steiler werden, bevor sie sich verlangsamt.

Bezüglich der echten Krankheit Covid-19 würden wir es allerdings vorziehen, die Ausbreitung des Virus zu verlangsamen, bevor es einen großen Teil der US-Bevölkerung infiziert. Um Simulitis zu verlangsamen, können wir versuchen, eine obligatorische Quarantäne einzuführen, wie diejenige, die chinesische Regierung für die Provinz Hubei, dem Ursprungsgebiet von Covid-19, verhängt hat.

Ups! Wie es Experten des Gesundheitswesens erwarten würden, hat es sich als unmöglich herausgestellt, die kranke Bevölkerungen von der gesunden total abzuschotten.

Leana Wen, die ehemalige Gesundheitsbeauftragte der Stadt Baltimore, erklärte der Washington Post im Januar die Grenzen von obligatorischen Quarantänen in der Praxis. „Viele Menschen arbeiten in der Stadt und leben in den Nachbarbezirken und umgekehrt“, sagte Wen. „Würden die Menschen von ihren Familien getrennt werden? Wie würde jede Straße blockiert werden? Wie würden Versorgungsgüter die Bewohner erreichen?“

Lawrence O. Gostin, Professor für globales Gesundheitsrecht an der Georgetown University, drückte es so aus: „Tatsache ist, dass diese Art von Abriegelungen sehr selten und niemals effektiv sind.“

Glücklicherweise gibt es andere Möglichkeiten, um einen Ausbruch zu verlangsamen. Vor allem die Vertreter der Gesundheitsbehörden haben die Menschen dazu ermutigt, öffentliche Ansammlungen zu vermeiden, öfter zu Hause zu bleiben und Abstand zu halten. Wenn die Menschen weniger unterwegs sind und weniger miteinander interagieren, hat das Virus weniger Chancen, sich zu verbreiten.

Einige Leute werden trotzdem weiterhin ausgehen. Vielleicht können sie wegen ihrer Arbeit oder anderer Verpflichtungen nicht zu Hause bleiben, oder möglicherweise weigern sie sich einfach, die Warnhinweise zum Schutz der öffentlichen Gesundheit zu beachten. Diese Leute erkranken nicht nur häufiger selbst, sondern verbreiten auch häufiger Simulitis.

Schauen wir uns an, was passiert, wenn ein Viertel unserer Bevölkerung weiterhin unterwegs ist, während die anderen drei Viertel eine von Fachleuten des Gesundheitswesens als „soziale Distanzierung“ bezeichnete Strategie verfolgen.

Mehr soziale Distanzierung sorgt dafür, dass noch mehr Menschen gesund bleiben, und Leute können von öffentlichen Plätzen ferngehalten werden, indem man ihnen deren Attraktivität nimmt.

„Wir regulieren den Drang, in öffentlichen Räumen zu sein, indem wir solche Räume geschlossen halten. Italien schließt alle Restaurants. China legt alles still, und wir tun dasselbe“, sagte Drew Harris, Forscher für Bevölkerungsgesundheit und Hilfsprofessor am Thomas Jefferson University College of Public Health. „Die Verringerung der Möglichkeiten, sich zu versammeln, hilft den Leuten, sich sozial zu distanzieren.“

Um mehr soziale Distanzierung zu simulieren, werden wir beobachten, was passiert, wenn sich nur einer von acht Leuten bewegt, im Gegensatz zu dem Viertel der Bevölkerung in der Simulation zuvor.

Die vier Simulationen, die Sie gerade gesehen haben – ein Szenario ohne Regeln, eine geplante Quarantäne, mäßige soziale Distanzierung und umfangreiche soziale Distanzierung –waren zufallsbedingt. Das bedeutet, dass die Ergebnisse jeder einzelnen Simulation einzigartig für das Lesen dieses Artikels waren; wenn Sie nach oben scrollen und die Simulationen erneut ausführen oder wenn Sie diese Seite später erneut besuchen, werden sich Ihre Ergebnisse ändern.

Auch bei unterschiedlichen Ergebnissen wird eine mäßige soziale Distanzierung in der Regel die geplante Quarantäne übertreffen, und eine umfangreiche soziale Distanzierung funktioniert im Allgemeinen am besten. Unten finden Sie einen Vergleich Ihrer Ergebnisse.

Abschließen der Simulationen...

Simulitis ist nicht Covid-19 und diese Simulationen vereinfachen das echte Leben stark. Doch so wie sich Simulitis im Netz der hüpfenden Bälle auf Ihrem Bildschirm ausbreitet, verbreitet sich Covid-19 über unsere sozialen Netzwerke – über unsere Länder, unsere Städte, unsere Arbeitsplätze, unsere Familien hinweg. Und wie ein Ball, der über den Bildschirm hüpft, kann das Verhalten einer einzelnen Person Wellen schlagen, die Menschen in weiter Ferne beeinträchtigen.

In einem wesentlichen Punkt sind diese Simulationen jedoch nicht mit der Realität zu vergleichen: Im Gegensatz zu Simulitis kann Covid-19 tödlich sein. Obwohl die Sterblichkeitsrate nicht genau bekannt ist, ist klar, dass die Senioren unserer Gemeinden am meisten dem Risiko ausgesetzt sind, an Covid-19 zu sterben.

„Wenn Sie wollen, dass dies realistischer ist“, sagte Harris, nachdem er eine Vorschau dieses Berichtes gesehen hatte, „sollten einige der Punkte verschwinden“.

Harry Stevens

Harry Stevens ist seit 2019 bei der Washington Post als Grafik-Reporter tätig.

Über diesen Bericht

Die Daten für die Tabelle oben in diesem Bericht, die die Anzahl der gemeldeten Fälle in den USA zeigt, wurden vom Center for Systems Science and Engineering der Johns Hopkins University gesammelt und stehen auf GitHub zum Herunterladen zur Verfügung. Wahrscheinlich ist die Zahl der tatsächlichen Krankheitsfälle in den USA weitaus höher, weil es Probleme mit dem Test für das Coronavirus gibt und weil viele Fälle so mild sind, dass die Infizierten keinen Arzt oder ein Krankenhaus aufsuchen.

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