Projekt: Graduiertenförderung (2008-2011) und Promotionsvorhaben ohne Drittmittel

Projektleiter: Jun.-Prof. Dr. Astrid Ziemann, Prof. Dr. Manfred Wendisch

Bearbeiter: Gabi Fischer

Die dynamische Entwicklung von Stadtregionen bedingt die Anfälligkeit jener verdichteten Räume gegenüber kurz- und langfristig wirkenden Risikofaktoren, wie z.B. Lärm, für die Gesundheit und Lebensqualität der Stadtbewohner. Ein Großteil der Bevölkerung Deutschlands empfindet Lärm als eine starke Umweltbeeinträchtigung, wobei laut einer Umfrage des Umweltbundesamtes als häufigste Störquelle der Straßenverkehrslärm angegeben wird. Dieser stellt insbesondere in urbanen Räumen ein ungelöstes Umweltproblem mit Langzeitauswirkungen, wie z.B. Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems, des Magen-Darm-Trakts und des Immunsystems, dar.

Ein Hauptziel dieser Studie ist es, den Einfluss der Atmosphärenstruktur auf die Schallausbreitung im urbanen Raum zu simulieren, um die Raum-Zeitskalen zu ermitteln, auf welchen der Atmosphäreneinfluss im städtischen Lärmmanagement zu berücksichtigen ist. Die Weiterentwicklung des Schallstrahlenmodells SMART durch die Einarbeitung der komplexen Struktur der urbanen atmosphärischen Grenzschicht spielt dabei eine wesentliche Rolle. Insbesondere soll die Schallausbreitung über größere Entfernungen analysiert werden, d.h. in Gebieten, die relativ weit entfernt von der Schallquelle lokalisiert sind (ab einigen 10 m), da dort die Einflüsse meteorologischer Parameter, wie z.B. Lufttemperatur, Windvektor und Luftfeuchte, signifikant nachweisbar sind.

Die Wirkung aktiver Maßnahmen zur Vermeidung hoher Schallpegel in urbanen Gebieten kann mit SMART ebenfalls überprüft werden. Ein Beispiel für eine derartige Vorkehrung ist eine Schallschutzwand, welche im Modell nahe der Quellregion positioniert wird. Erste Sensitivitätsstudien zur Abschätzung der Effizienz dieser Maßnahme auf das Schallfeld belegen, dass unter Berücksichtigung der Atmosphärenstruktur die Wirksamkeit eines Schallschutzschirmes abgeschwächt werden kann. Weiterführende Sensitivitätsstudien mit einer verbesserten Implementierung der Schallschutzwand in SMART sind daher in dieser Studie geplant, um noch realistischer die tatsächlichen Bedingungen simulieren zu können. Dies beinhaltet u.a. eine parametrisierte Einbeziehung von Beugungseffekten.

Zur Validierung der Modellergebnisse sowie zur Abschätzung der Fehler und Grenzen des SMART-Modells wird eine Messkampagne im urbanen Raum von Leipzig stattfinden. Anschließend sollen Sensitivitätsstudien mit dem validierten Modell zur Abschätzung von charakteristischen Längenskalen für die Lärmbelastung und zur Bewertung von Lärmindikatoren in Abhängigkeit von verschiedenen atmosphärischen Grenzschichtbedingungen durchgeführt werden.

Längerfristig ist eine Kopplung von SMART mit einem Schallausbreitungsmodell nach aktuellen VDI/DIN-Richtlinien angestrebt, um zeitlich und räumlich aufgelöste Lärmkarten in Abhängigkeit vom Atmosphärenzustand zur Abschätzung der Lärmbelastung urbaner Gebiete zu erstellen. Dies bietet die Möglichkeit der Vorhersage gesundheitsrelevanter Schallimmissionen. Folglich kann durch effizientes Einsetzen der Resultate eine nachhaltige Stadtentwicklung mit aktiven oder passiven Vorkehrungen zur Vermeidung von Lärm an mittels dieser Studie identifizierten Krisenstellen ermöglicht werden.

Poster: DACH 2010