Lärmwetter Wie stark beeinflusst das Wetter die Schallausbreitung?

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Jacob Frei
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1 Verkehr und Infrastruktur Tagung des BMVI-Expertennetzwerks 14. Juni 2018, BMVI, Berlin Lärmwetter Wie stark beeinflusst das Wetter die Schallausbreitung? Fabio Strigari (BASt), Michael Chudalla (BASt), Susanne Biermann-Höller (DFS), Patrick Wagner (BfG), Michael Ziegert (EBA) Fachsession: Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten

Verkehrsträger Quantifizierung von Geräuschemissionen.

2 Einleitung Themenfeld 2 Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten Schwerpunktthema 5 Minderungsmöglichkeiten von verkehrsbedingten Geräuschemissionen & Lärmimmissionen in Luft Gesamtlärmbetrachtung in Situationen mit mehr als einem Verkehrsträger Quantifizierung von Geräuschemissionen... durch messtechnische Erfassung des zeitlichen Verlaufs und der Frequenzzusammensetzung Meteorologische Einflüsse... in Schallausbreitungsmodellen und Erprobung deren Anwendbarkeit für die Berechnung wetterkorrigierter Lärmsituationen 2

3 Einleitung [ zuletzt aufgerufen am

4 Einleitung [ zuletzt aufgerufen am

Warum Schall und Meteorologie? Meteorologische Einflüsse können die Schallausbreitung begünstigen!

1 Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen Abb.

Aussagekraft vereinfachter Korrekturfaktoren Abb. 1 Quelle: [M. Wilsdorf et al.

5 Warum Schall und Meteorologie? Meteorologische Einflüsse können die Schallausbreitung begünstigen! unerwartete Pegelerhöhungen (nicht erkennbar in Mittelungspegeln) Abb. 1 Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen Abb. 2 bedeutsam für Verständnis von Immissionsmessungen & Belästigungsreaktionen limitierte Aussagekraft vereinfachter Korrekturfaktoren Abb. 1 Quelle: [M. Wilsdorf et al.: Einfluss der Atmosphäre bei Prognose und Messung der Schallimmission, Fortschritte der Akustik DAGA 2010, S ] Abb. 2 Schematische Darstellung: Schallausbreitung über eine Lärmschutzwand 5

6 Warum Schall und Meteorologie? Meteorologische Einflüsse können die Schallausbreitung begünstigen! unerwartete Pegelerhöhungen (nicht erkennbar in Mittelungspegeln) Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen bedeutsam für Verständnis von Immissionsmessungen & Belästigungsreaktionen limitierte Aussagekraft vereinfachter Korrekturfaktoren physikalisch-meteorologisches Ausbreitungsmodell ingenieurstechnische Berechnungsvorschrift Modellierungsumfang physikalische Genauigkeit Verständlichkeit Anwendbarkeit 6

7 Meteorologische Einflüsse auf die Schallausbreitung Windgradient (Geschwindigkeit/Richtung) Temperaturgradient (z.b. Inversionslage) relative Luftfeuchtigkeit lokale atmosphärische Turbulenzen Geländeprofil Bodenrauigkeit 7

8 Schallausbreitungsmodelle RLS-90 VBUS NMPB 2008 Harmonoise Nord2000 Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen; 1990, Deutschland Vorläufige Berechnungsmethode für den Umgebungslärm an Straßen; 2006, Deutschland Méthode de calcul de propagation du bruit incluant les effets météorologiques; 2009, Frankreich Schallausbreitungsmodell für die harmonisierte Bewertung von Umgebungslärm von Straße und Schiene; 2005, EU-Projekt Berechnungsmethode für Schallausbreitungsprognosen im Freien; 2006, Skandinavien Emission Quellhöhe und anzahl, Tag/Abend/Nacht, Frequenzabhängigkeit, Zu- und Abschläge, Unterschiede Ausbreitung Ausbreitungswege, Beugung, Reflexion, Brechung, Meteorologie, 8

9 Implementierung der Meteorologie RLS-90 [...] Beurteilungspegel gelten für leichten Wind (etwa 3 m/s) von der Straße zum Immissionsort und/oder Temperaturinversion, die beide die Schallausbreitung befördern. keine explizite Berücksichtigung meteorologischer Einflüsse pauschaler Korrekturterm für Boden- und Meteorologiedämpfung (entfällt bei Abschirmung) Vorläufige Berechnungsmethode für Umgebungslärm VBUS zusätzlicher meteorologischer Korrekturterm gemäß ISO stark vereinfachte Unterscheidung zwischen Tag, Abend und Nacht 9

10 Implementierung der Meteorologie NMPB-2008 Gemittelter Dauerschallpegel für zwei Ausbreitungsbedingungen und jeden Ausbreitungspfad homogene Brechung vs. Abwärts-Brechung Gewichtung anhand meteorologischer Häufigkeitswerte physikalische Einflüsse auf die Schallausbreitung permanente Wetterstationen, lokale Messungen, tabellierte Werte,... geometrische Divergenz atmosphärische Absorption Reflexionen Bodendämpfung Beugung Höhenkorrekturen für Quelle & Empfänger gekrümmte Schallstrahlen 10

11 Implementierung der Meteorologie Harmonoise physikalische Einflüsse auf die Schallausbreitung geometrische Divergenz atmosphärische Absorption Bodendämpfung/-reflexionen Beugung /Abschirmung atmosphärische Turbulenzen Transformation des Bodenprofils Simulation gekrümmter Schallstrahlen Bestimmung des Krümmungsradius über meteorologische Parameter Eigenschaften der atmosphärischen Schichten Wetterklassen 25 Kombinationen aus Wind- und Stabilitätsklassen 11

12 Testszenario E2 W2 B2 E1 W1 B1 12

13 Testszenario E2 h = 20 m W2 Büro B2 h = 10 m h = 4 m E1 W1 B1 170 m DTV h LSW = 4 m 13

14 Ergebnisse: RLS-90 keine explizite Meteorologie N W O S [Geodaten OpenStreetMap und Mitwirkende, CC-BY-SA] 14

15 Lärmwetter Ergebnisse: NMPB-2008 nur schallgünstige Ausbreitung N W O S [Geodaten OpenStreetMap und Mitwirkende, CC-BY-SA] 15

16 Lärmwetter Ergebnisse: Harmonoise starker Südostwind (v = 10 m/s) N W O S [Geodaten OpenStreetMap und Mitwirkende, CC-BY-SA] 16

17 Ergebnisse: Immissionspunkte Wetter ausgeschaltet < RLS-90 < Wetter eingeschaltet 17

18 Fazit Meteorologische Komplexität RLS-90 NMPB-2008 Harmonoise Rechendauer (für Testszenario) 1,5 min 3 min > 30 min Berechnungsergebnisse im Vergleich Grundsätzlich auf der sicheren Seite! homogen < RLS bis zu -3 db(a) favorabel > RLS bis zu +5 db(a) 18

19 Fazit Moderat schallgünstige Ausbreitung (RLS-90) = sinnvolle Grundannahme Besondere Situationen mit erhöhter Lärmbelastung können auftreten, insbesondere in Korridoren und an entfernteren Immissionsorten. Berücksichtigung der Meteorologie nur in Einzelfällen notwendig! und Ausblick + Nord in-situ Messungen + Konzept für Wetterkorrektur + rein physikalische Modelle + systematische Parameterstudie + Konsistenz zu Immissionsberechnungen + Ergänzung zu Mittelungspegel + Hilfestellung für optimierte Lärmschutzentscheidungen 19

Fazit Fabio Strigari 02204 43-4321 strigari@bast.

Besondere Situationen mit erhöhter Lärmbelastung können auftreten,

Berücksichtigung der Meteorologie nur in Einzelfällen notwendig!

+ rein physikalische Modelle systematische Parameterstudie Konsistenz

20 Fazit Fabio Strigari Moderat schallgünstige Ausbreitung (RLS-90) = sinnvolle Grundannahme Besondere Situationen mit erhöhter Lärmbelastung können auftreten, insbesondere in Korridoren und an entfernteren Immissionsorten. Berücksichtigung der Meteorologie nur in Einzelfällen notwendig! und Ausblick + Nord in-situ Messungen Konzept für Wetterkorrektur + rein physikalische Modelle systematische Parameterstudie Konsistenz zu Immissionsberechnungen Ergänzung zu Mittelungspegel Hilfestellung für optimierte Lärmschutzentscheidungen 20

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