DFG-Modellkette

Entwicklung einer mit Messungen validierten Modellkette zur Simulation meteorologischer Effekte auf die Schallausbreitung in Waldgebieten

Laufzeit: April 2011-April 2015

Projektbeschreibung:
Waldgebiete beeinflussen signifikant die Struktur der atmosphärischen Grenzschicht. Die Modifikation des meteorologischen Regimes durch den Wald führt zu einer veränderten Schallausbreitung in und über Waldbeständen im Vergleich zum Umland. Dieser meteorologische Einfluss auf die Schallausbreitung ist bisher weder mit numerischen Simulationen noch mit Messungen eindeutig geklärt worden. Das Hauptziel der Untersuchungen ist deshalb die Quantifizierung meteorologischer Effekte bei der Schallausbreitung in Waldbeständen, auf Waldlichtungen und an Waldkanten mit Hilfe einer mit Messungen verifizierten und operationell anwendbaren Modellkette, die teilweise aus vorhandenen und teilweise zu entwickelnden numerischen Atmosphären- und Schallausbreitungsmodellen aufgebaut ist. Damit sollen Parametrisierungen des Waldeinflusses auf die Schallausbreitung in Abhängigkeit von meteorologischen und vegetationsspezifischen Randbedingungen für die Berechnung der Schallimmission an einem Ort abgeleitet werden, die eine Anwendung in genormten Schallausbreitungsmodellen ermöglichen. Die Resultate des beantragten Projektes sind somit auch für die Ableitung von Handlungsempfehlungen im Rahmen des Immissionsschutzes vor Lärm und der Landschaftsplanung anwendbar.

Projektziele:
Das Hauptziel der beantragten Untersuchungen ist die Entwicklung einer mit Messungen validierten Modellkette aus Atmosphären- und Schallausbreitungsmodellen, welche die meteorologischen Effekte auf die Schallausbreitung beschreiben kann und außerdem durch geringe Rechenzeiten charakterisiert ist. Nur so ist es möglich, ausgedehnte Sensitivitäts- und Parameterstudien durchzuführen, um verallgemeinerbare Ergebnisse zu erzielen. Damit soll eine verbesserte Parametrisierung des Waldeinflusses auf die Schallausbreitung in Abhängigkeit von meteorologischen und vegetationsspezifischen Randbedingungen für die Berechnung der Schallimmission an einem Ort abgeleitet werden, die auch eine Anwendung in genormten Schallausbreitungsmodellen ermöglicht. Die Resultate des beantragten Projektes sollen für die Ableitung von Handlungsempfehlungen im Rahmen des Lärmschutzes nutzbar sein, z.B. in der Nähe von Autobahnen, Industrieanlagen oder Truppenübungsplätzen, die jeweils durch eine große Quellstärke und damit verbundene weitreichende Schallausbreitung gekennzeichnet sind.

Zur Erreichung des Hauptziels werden folgende Teilziele verfolgt:

• Entwicklung von verschiedenen Vegetationsszenarien (homogener, heterogener Waldbestand mit unterschiedlichen Baumarten, -höhen, -dichten)
• Anpassung der ein- bzw. zweidimensionalen Modellversion des Grenzschichtmodells HIRVAC an diese Szenarien
• Weiterentwicklung des zweidimensionalen Schallstrahlenmodells SMART zur Nutzung in Waldbeständen
• Durchführung von Fallstudien (Vegetationsszenarien, meteorologische Randbedingungen) zur Abschätzung der Parametersensitivität der Modellkette HIRVAC-SMART
• Neuentwicklung eines zweidimensionalen GFPE (Green’s Function Parabolic Equation) Modells zur Nutzung in Waldbeständen
• Durchführung von Fallstudien (Vegetationsszenarien, meteorologische Randbedingungen) zur Abschätzung der Parametersensitivität der Modellkette HIRVAC-GFPE
• Modellvergleich SMART und GFPE für die Fallstudien
• Durchführung akustisch-meteorologischer Messungen im Waldbestand, an Waldkanten, auf Waldlichtungen
• Modellvalidierung der akustischen Modelle mit Messungen
• Ableitung von Handlungsempfehlungen für den Immissionsschutz und die Landschaftsplanung

Projektförderung:

[Gelöschtes Bild: /die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_forst_geo_und_hydrowissenschaften/fachrichtung_wasserwesen/ifhm/turbefa/bilder/dfglogo Alternativtext: DFG Bildunterschrift: ]

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Einzelförderung/Sachbeihilfe (Eigene Stelle)

Arbeitsgruppe an der Professur für Meteorologie, TU Dresden:
mit Projektfinanzierung:
Dr. Astrid Ziemann (Projektleitung und -wissenschaftler), M. Hehn (Techniker)
ohne Projektfinanzierung:
Prof. Dr. Christian Bernhofer, Dr. V. Goldberg, Dr. R. Queck, U. Eichelmann