Dass Briten gerne übers Wetter reden ist bekannt. Dr. Nick Ovenden vom University College London ist da keine Ausnahme, hat aber professionelle Gründe. Der Mathematiker ist Experte für die computergestützte Modellierung der Ausbreitung von Straßenlärm und überzeugt: Das Wetter beeinflusst, wie stark Verkehrslärm die Anwohner belästigt.
"Es begann alles damit, dass ich vor ein paar Jahren einen Kollegen an der Arizona State University in den USA besuchte. Der arbeitete an einem Projekt für die staatliche Verkehrsbehörde, wo es darum ging, in der Stadt Scottsdale den Lärmschutz längs einer Autobahn zu verbessern. Obwohl es dort Schallschutzwände gab, beschwerten sich Anwohner in rund 400 Metern Entfernung über starke Lärmbelastung. Und zwar insbesondere während der Rush-Hour morgens und abends. Als ich davon hörte, dachte ich: Vielleicht ist das lokale Mikroklima schuld daran."
Da ähnliche Beschwerden vielerorts auftreten, beschloss Nick Ovenden systematisch zu untersuchen, wie das Wetter die Schallausbreitung beeinflusst. Gemeinsam mit US-Kollegen startete er eine Messkampagne an zwei Autobahnen in Phoenix.
"Die Verkehrsbehörde von Arizona erlaubte uns, dort Messinstrumente aufzustellen, mit denen wir das vertikale Temperatur- und Windprofil bis 300 Meter über dem Boden aufzeichnen konnten. Außerdem haben wir den Lärmpegel längs der Straße gemessen und analysiert, wie er sich im Tagesverlauf ändert. Die Kombination von lokalen Wetterdaten und Lärmmessungen brachte uns auf interessante Zusammenhänge."
Dass Wind die Schallausbreitung beeinflusst, weiß jeder, der schon mal versucht hat, jemandem bei starkem Wind etwas zuzurufen. Gegen den Wind ist es viel schwieriger, sich Gehör zu verschaffen. Der Grund: Auf ihrem Weg durch die Atmosphäre werden Schallwellen gebrochen. Bei Gegenwind krümmen sie sich dadurch nach oben, weg vom Boden, und verfehlen ihr Ziel. Bei Ausbreitung in Windrichtung wird der Schall dagegen nach unten abgelenkt und in Bodennähe gefangen.
Temperaturunterschiede in der Luft bewirken einen ähnlichen Effekt. Heiße Flächen, wie eine Straße in der Mittagssonne, erhitzen die Luft, sodass sie Schallwellen vom Boden weg nach oben lenkt. Kühle Luftschichten dagegen reflektieren Lärm wieder zur Erde zurück.
"Das Problem ist: Viele der akustischen Modelle, die Stadt- und Verkehrsplaner benutzen, um die Lärmbelastung zu berechnen, ignorieren diese Effekte. Wir konnten zeigen, dass sie real sind und dass man sie bei der Erstellung von Lärmkarten berücksichtigen sollte."
Die farbigen Lärmkarten, die Nick Ovenden nach den Messungen in Phoenix erstellt hat, sprechen eine deutliche Sprache. Modelliert man die Schallausbreitung, ohne das Mikroklima zu berücksichtigen, kommt man zu dem Ergebnis, dass die Schnellstraße umso leiser zu hören ist, je weiter sie entfernt ist. Bezieht man die Wetterdaten mit ein, zeigt sich ein anderes Bild. Morgens und abends werden die Schallwellen durch den Wind und die kühle Luft nach oben über die Lärmschutzwand gelenkt und in einigem Abstand gebündelt zur Erde zurück geworfen.
"500 bis 600 Meter von der Autobahn entfernt steigt der Lärmpegel wieder, und zwar auf bis zu 70 dBA. Das entspricht dem Krach eines Küchenmixers und liegt über der zulässigen Obergrenze von 67 dBA."
Sollten Lärmmessungen vor Ort die Berechnungen bestätigen, müsste die Autobahnbehörde von Arizona also zusätzliche Schallschutzmaßnahmen ergreifen. Um derartige Überraschungen künftig zu vermeiden, arbeitet Nick Ovenden jetzt an einem Schallausbreitungsmodell, das Informationen über lokale Wetterphänomene automatisch berücksichtigt. Präzisere Prognosen und weniger lärmgeplagte Anwohner wären die Folge.
"Es begann alles damit, dass ich vor ein paar Jahren einen Kollegen an der Arizona State University in den USA besuchte. Der arbeitete an einem Projekt für die staatliche Verkehrsbehörde, wo es darum ging, in der Stadt Scottsdale den Lärmschutz längs einer Autobahn zu verbessern. Obwohl es dort Schallschutzwände gab, beschwerten sich Anwohner in rund 400 Metern Entfernung über starke Lärmbelastung. Und zwar insbesondere während der Rush-Hour morgens und abends. Als ich davon hörte, dachte ich: Vielleicht ist das lokale Mikroklima schuld daran."
Da ähnliche Beschwerden vielerorts auftreten, beschloss Nick Ovenden systematisch zu untersuchen, wie das Wetter die Schallausbreitung beeinflusst. Gemeinsam mit US-Kollegen startete er eine Messkampagne an zwei Autobahnen in Phoenix.
"Die Verkehrsbehörde von Arizona erlaubte uns, dort Messinstrumente aufzustellen, mit denen wir das vertikale Temperatur- und Windprofil bis 300 Meter über dem Boden aufzeichnen konnten. Außerdem haben wir den Lärmpegel längs der Straße gemessen und analysiert, wie er sich im Tagesverlauf ändert. Die Kombination von lokalen Wetterdaten und Lärmmessungen brachte uns auf interessante Zusammenhänge."
Dass Wind die Schallausbreitung beeinflusst, weiß jeder, der schon mal versucht hat, jemandem bei starkem Wind etwas zuzurufen. Gegen den Wind ist es viel schwieriger, sich Gehör zu verschaffen. Der Grund: Auf ihrem Weg durch die Atmosphäre werden Schallwellen gebrochen. Bei Gegenwind krümmen sie sich dadurch nach oben, weg vom Boden, und verfehlen ihr Ziel. Bei Ausbreitung in Windrichtung wird der Schall dagegen nach unten abgelenkt und in Bodennähe gefangen.
Temperaturunterschiede in der Luft bewirken einen ähnlichen Effekt. Heiße Flächen, wie eine Straße in der Mittagssonne, erhitzen die Luft, sodass sie Schallwellen vom Boden weg nach oben lenkt. Kühle Luftschichten dagegen reflektieren Lärm wieder zur Erde zurück.
"Das Problem ist: Viele der akustischen Modelle, die Stadt- und Verkehrsplaner benutzen, um die Lärmbelastung zu berechnen, ignorieren diese Effekte. Wir konnten zeigen, dass sie real sind und dass man sie bei der Erstellung von Lärmkarten berücksichtigen sollte."
Die farbigen Lärmkarten, die Nick Ovenden nach den Messungen in Phoenix erstellt hat, sprechen eine deutliche Sprache. Modelliert man die Schallausbreitung, ohne das Mikroklima zu berücksichtigen, kommt man zu dem Ergebnis, dass die Schnellstraße umso leiser zu hören ist, je weiter sie entfernt ist. Bezieht man die Wetterdaten mit ein, zeigt sich ein anderes Bild. Morgens und abends werden die Schallwellen durch den Wind und die kühle Luft nach oben über die Lärmschutzwand gelenkt und in einigem Abstand gebündelt zur Erde zurück geworfen.
"500 bis 600 Meter von der Autobahn entfernt steigt der Lärmpegel wieder, und zwar auf bis zu 70 dBA. Das entspricht dem Krach eines Küchenmixers und liegt über der zulässigen Obergrenze von 67 dBA."
Sollten Lärmmessungen vor Ort die Berechnungen bestätigen, müsste die Autobahnbehörde von Arizona also zusätzliche Schallschutzmaßnahmen ergreifen. Um derartige Überraschungen künftig zu vermeiden, arbeitet Nick Ovenden jetzt an einem Schallausbreitungsmodell, das Informationen über lokale Wetterphänomene automatisch berücksichtigt. Präzisere Prognosen und weniger lärmgeplagte Anwohner wären die Folge.