Projekt Waldschall II

Vegetationsabhängige Abschirmwirkung von Wäldern-Simulationen mit einem akustisch-meteorologischen Modell

Laufzeit: 01.06.2013-31.12.2013
 

Projektbeschreibung:

Die Schallausbreitung in Waldgebieten ist von einer Vielzahl an Faktoren abhängig. Je nach Schallquelle und Abstand zwischen Schallquelle und Immissionsort können unterschiedliche Effekte, z.B. vegetationsspezifische Durchgangsdämpfung, Bodeneinfluss, Luftabsorption, Schallbrechung, dominieren. In vorangegangenen Projekten wurde festgestellt, dass die vorliegenden experimentellen oder modellgestützten Untersuchungen zur Schallausbreitung in Waldgebieten noch keine verallgemeinerungsfähigen Aussagen für den Immissionsschutz ergeben. Insbesondere die meteorologischen Effekte, die einen signifikanten akustischen Einfluss haben können, wurden in bisherigen Studien nicht näher analysiert. Um diese wichtige Einflussgröße auf die Schallausbreitung genauer zu bestimmen, sind daher weitere Untersuchungen erforderlich.
Ziel dieses Projektes ist die Erstellung einer Datenbank mit meteorologischen Zusatzdämpfungen des Schallpegels in bestimmten Entfernungen von einer Schallquelle für verschiedene geometrische, akustische und meteorologische Randbedingungen. Das hier angewendete Konzept der additiven Zusatzdämpfungen entspricht dabei der normgerechten Vorgehensweise zur Bildung eines Schallpegels an einem Immissionsort.

Um die Auswirkungen von ausgedehnten Waldstreifen auf die meteorologischen Größen zu erfassen, wird das meteorologische Modell HIRVAC (HIgh Resolution Vegetation Atmosphere Coupler) in seiner zweidimensionalen, nicht-hydrostatischen Variante eingesetzt. Dieses Modell lässt eine differenzierte Betrachtung des zeitlich und räumlich variablen Bestandsklimas durch den Einbau vegetationsspezifischer Quell- und Senkenterme in die Grundgleichungen für Energie- und Stoffaustausch zu. Die damit berechneten Vertikalprofile dienen als Eingangsdaten für die inhomogene Modellversion des Schallausbreitungsmodells SMART (Sound propagation model of the atmosphere using ray-tracing). SMART wurde konzipiert, um Fragen der Schallausbreitung in der Atmosphäre und des Schallschutzes operationell, d.h. mit vergleichsweise geringer Rechenzeit beantworten zu können. Unter Verwendung von Schallstrahlensimulation kann mit diesem Modell die Zusatzdämpfung des Schalls für verschiedene, auch horizontal inhomogene, thermische Schichtungen sowie vertikale Windvektorprofile modelliert werden. Über den Zusammenhang zwischen forstlichen Parametern und dem Wind- und Temperaturprofil können vegetationsbeeinflusste Profile der Schallgeschwindigkeit im Tages- und Jahresgang in Wäldern abgeleitet und damit der Brechungseinfluss auf die Schallausbreitung bestimmt werden.

 

Arbeitspakete:

A1) Vorbereitung der akustisch-meteorologischen Modellsimulationen
A2) Durchführung der numerischen Simulationen mit dem meteorologischen Modell HIRVAC in einem dichten Nadelwaldbestand
A3) Durchführung der numerischen Simulationen mit dem meteorologischen Modell HIRVAC in weiteren Waldbeständen
A4) Durchführung der numerischen Simulationen mit dem akustischen Modell SMART
A5) Bewertung der Projektergebnisse sowie Vorbereitung eines Messkonzeptes
A6) Vorstellung der Projektergebnisse





Arbeitsgruppe an der Professur für Meteorologie, TU Dresden:
mit Projektfinanzierung:
Dr. Manuela Barth (wiss. Mitarbeiterin)
ohne Projektfinanzierung:
Prof. Dr. Christian Bernhofer (Projektleitung), Dr. Astrid Ziemann (wissenschaftliche Projektbegleitung)