AP 4: Lärmausbreitung und Prognose

22. August 2007

AP 4a:  Schallausbreitungsmodelle


Während des Projekts Leiser Flugverkehr wurden zwei Schallausbreitungsmodelle (AKU3D und AKUMET) entwickelt, die beide den Einflüssen der Meteorologie und des Bodens Rechnung tragen: Beide Modelle sind allerdings äußert rechenintensiv und eignen sich nur für akademische Anwendungen oder Einzelfalluntersuchungen. Deswegen müssen die Modelle effizienter werden. Hierzu wird die Numerik überarbeitet und durch effizientere Verfahren ersetzt, wobei eine Effizienzsteigerung von 30 Prozent angestrebt wird Außerdem wird der Anwendungsspielraum erweitert, z.B. durch die Einführung flexibler Koordinaten. So ist sichergestellt, dass das DLR sein know-how auf dem Gebiet der fortschrittlichen Schallausbreitungssimulation erhält und ein effektiveres und erweitertes Referenzmodell für praxistaugliche Verfahren und Sonderuntersuchungen zur Verfügung steht.
Für praktische Anwendungen wurde aus dem Referenzmodell AKUMET ein vereinfachtes Verfahren abgeleitet (AKUFIX). Dieses sieht momentan noch eine kohärente Schallquelle vor und ist daher für bodennahe Schallausbreitung nur bedingt geeignet (Lärm von Bodenoperationen, d.h. Start und Landung, Rollbetrieb und Standbetrieb). Das Verfahren wird daher auch auf teilkohärente Quelle erweitert. Zudem wird das Verfahren insbesondere in Hinblick auf den Einfluss von Bodenunebenheiten und Hindernissen erweitert. Hierfür wird AKU3D als Referenzmodell verwendet. Messdaten des Lärms von Bodenoperationen werden hierzu als Validierungsbasis herangezogen.
Während im ersten Projekt universelle Tabellen erstellt wurden, die unabhängig von der Topografie des jeweiligen Flughafens sind, muss die Berechnung des Lärms aus den Bodenoperationen flughafenspezifisch durchgeführt werden. Dies gilt auch für den Lärm aus dem fliegenden Verkehr in der Umgebung von Flughäfen mit unebener Topografie (z.B. Stuttgart, Hahn, etc.). Es wird daher ein Verfahren entwickelt, das den spezifischen Gegebenheiten gerecht wird. Dieses Verfahren wird dann für einen exemplarischen Flughafen angewandt . Dabei werden Beispiele für bodengebundenen Verkehr, sowie anfliegenden Verkehr mit alternativen Anflugverfahren ausgewählt. Im letzteren Fall werden die Berechnungen mit dem Projekt Wirbelschleppe II so koordiniert, dass die Flugverfahren in Hinblick auf Lärmausbreitung und Wirbelschleppenverhalten beurteilt werden können.


AP 4b:  Lärmprognose für bodennahe Operationen


Durch die Ergebnisse der ersten Projektphase und die Entwicklung eines erweiterten Simulationstools zu Berechnung von Fluglärm (SIMUL) ist es nun möglich, verschiedene Effekte zu untersuchen, die mit herkömmlichen Programmen bisher nicht erfasst werden konnten. Das Fehlen derartiger Untersuchungen stellte bisher ein wesentliches Defizit in der Praxis der Fluglärmberechnung dar. So kann mit den neuen Verfahren erstmals der kumulierte Einfluss des Wetters bzw. definierter Wetterlagen auf die Flugbahn, die Schallemission (Temperatur und Luftdruck bestimmen auch die Triebwerksleistung) und die Schallausbreitung in die Lärmberechnung in adäquater Art und Weise mit einbezogen werden.
Bei bestimmten Wettersituationen kann es zu einer Fokussierung des emittierten Schalls kommen. Die damit verbundenen Effekte bei der Schallausbreitung in inhomogener Atmosphäre sind noch nicht ausreichend untersucht und insbesondere quantifiziert worden.  Sie  stellen aber einen wesentlichen Anteil bei den Anfragen und Beschwerden von Anwohnern an die DFS oder Flughäfen dar. Durch die Einbeziehung von wetterabhängigen Ausbreitungsmodellen  dürften sich diese Effekte erklären und berechnen lassen.
Die Beschränkung auf den fliegenden Verkehr in der ersten Projektphase soll aufgehoben werden. Ziel ist nun auch die Untersuchung der Immissionen durch bodengebundene Operationen von Luftfahrzeugen (Rollvorgänge, Hilfstriebwerke, Schub/Gegenschub auf der S/L-Bahn etc.). Dadurch sollen insbesondere immer wieder angemahnte Defizite in der derzeitigen Praxis der Fluglärmberechnung beseitigt werden. Dies umfasst auch die Bereitstellung von Emissionsdaten durch Vermessung im Flughafenbereich. Hier werden die Messtechniken, die u.a. in den Arbeiten zur Lärmminderung an der Quelle eingesetzt werden, benötigt.
Im Hinblick auf eine Umsetzung der Ergebnisse der Lärmwirkungsforschung wird oft das Problem ignoriert, dass Dosis-Wirkungs-Beziehungen gewisse Vorgaben hinsichtlich der rechnerischen Fluglärmprognose erfüllen müssen. So muss ein Bewertungskriterium u.a. stabil gegenüber kleinen Änderungen in den Eingangsdaten sein (d.h. es dürfen keine Sprünge in Lärmkonturen auftreten). Die im Rahmen des Projekts neu zu erarbeitenden Kriterien werden daher unter Einbindung des im DLR vorhandenen Know-hows auf dem Gebiet der Prognose so definiert, dass eine belastbare und praxisnahe Grundlage für Lärmminderungs- und Planungsmaßnahmen geschaffen werden kann.


Kontakt
Dr.rer.nat.habil. Dietrich Heimann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Physik der Atmosphäre
, Dynamik der Atmosphäre
Tel: +49 8153 28-2508

Fax: +49 8153 28-1841

E-Mail: Dietrich.Heimann@dlr.de
Dr.rer.nat. Ullrich Isermann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, Hubschrauber
Tel: +49 551 709-2255

Fax: +49 551 709-2581

E-Mail: Ullrich.Isermann@dlr.de
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Leiser Flugverkehr II – LFVK II (http://www.dlr.de/as/desktopdefault.aspx/tabid-192/402_read-10266/usetemplate-print/)