Infraschallquelle Wind

Die größte natürliche Infraschallquelle ist der Wind, besonders wenn er böig weht und auf Hindernisse trifft. Im Grunde kann man sich die Atmosphäre vorstellen wie einen See. Wenn der See ruhig da liegt, wird der Wasserdruck in einer gedachten Ebene relativ wenig variieren. Schlägt der See dagegen große Wellen, wird auch der Wasserdruck bezogen auf diese Ebene stark schwanken.

Druckschwankungen im Bereich von Stunden und Tagen

Betrachtet man den Luftdruck über längere Zeit, stellt man fest, dass sich dieser ändert. Das kennt jeder, es sind die Hoch- und Tiefdruckgebiete. Die folgende Grafik zeigt den Luftdruckverlauf über eine Woche an der Station ÖBG Bayreuth (Mikrometeorologie). Achtung, die Einheit auf der y-Achse sind hPa (1hPa == 100Pa). Man sieht, dass natürliche Druckschwankungen in der Atmosphäre Amplituden von 1000Pa aufweisen. Dies entspricht einem sehr langsamen Infraschallsignal mit einer Lautstärke von 153dB. Wir hören das nicht, weil unser Innenohr über Kanäle mit der Nase verbunden ist. Langsame Druckschwankungen werden einfach ausgeglichen.

Druckschwankungen im Bereich von Minuten und Sekunden

Auch im Bereich von Minuten und Sekunden schwankt der Luftdruck. Die folgende Grafik zeigt zwei Reihen (scharz 21.3.2020, 16:50 Uhr, rot 2.4.2020, 21:30 Uhr). Die Messungen wurden in Harsdorf mit einem BME280 Sensor aufgezeichnet. Der BME280 Sensor ist ein Absolutdrucksensor. Je nach Einstellung (Oversampling, Noise-Reduction) kann der Sensor bis zu einer relativen Genauigkeit von 0,2Pa messen. Die Windgeschwindigkeit (Messreihe ÖBG Bayreuth, 17 Meter) betrug ca. 3,8m/s bzw. 0,9m/s.

Man erkennt, dass sich der Luftdruck bei windigem Wetter innerhalb weniger Sekunden um +/- 5Pa ändert. Dies entspricht einem Infraschallsignal von 108dB. Die Druckschwankungen im Sekundenbereich sind der Grund, weshalb die Frequenzspektren von Infraschallmessungen bei niedrigen Frequenzen stark ansteigen. Dass bei den Messungen selten 100dB erreicht werden, liegt am Hochpassverhalten des Messsystems. Die niedrigen Frequenzen kommen nur als abgeschwächtes Signal am Sensor an.

Absolutdruck - Windig/WindstillInfraschallsignale bei Windstille

Die folgende Grafik zeigt zwei Infraschallmessungen in Harsdorf am 18.03.2020 von 22.15-22.40 Uhr. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Windgeschwindigkeit (Messreihe ÖBG Bayreuth, 17 Meter) unter 1m/s. Durch Öffnen des Fensters erhöht sich das Infraschallniveau. Der breite Peak um 8Hz dürfte durch die Autobahn und leichte Windbewegungen verursacht sein. Die scharfen Peaks kommen von der Mälzerei.

Infraschallsignale bei Wind

Die nächste Grafik zeigt zwei Infraschallmessungen in Harsdorf am 25.03.2020 von 13.05-14.10 Uhr. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Windgeschwindigkeit (Messreihe ÖBG Bayreuth, 17 Meter) um 4m/s. Die Skalierung der Achsen wurde gleich belassen. Man erkennt, dass das allgemeine Infraschallniveau insbesondere im Frequenzbereich <5 Hz auch bei geschlossenem Fenster deutlich höher liegt. Frequenzspitzen vom Harsdorfer Windrad können nicht detektiert werden.

Besonders deutlich wird der Einfluss des Winds in der letzten Grafik. Hier wurden die beiden Messreihen mit geöffnetem Fenster direkt gegenübergestellt. Die Spitzen der Harsdorfer Malzfabrik werden durch den Wind kaum verändert, aber besonders der Bereich <5Hz wird extrem angehoben.

Infraschall wird durch eine Gebäudehülle gedämpft

Noch ein Hinweis zur Dämpfung von Infraschallsignalen. Teilweise wird im Internet suggeriert, dass sich Infraschallsignale nicht dämpfen lassen und ungehindert durch Wände und Fenster gelangen. Das ist ganz offensichtlich nicht der Fall, sonst sollte es keinen Unterschied machen, ob ein Fenster offen oder geschlossen ist. Die Dämpfung scheint jedoch von der Frequenz abzuhängen.

Man erkennt in allen Frequenzen eine Dämpfung. Bei Frequenzen oberhalb von 10Hz beträgt diese 5dB. Unterhalb von 10Hz steigt die Dämpfung stark an. Das Minimum bei 6Hz ist zumindest z.T. ein Artefakt. In diesem Bereich liegen typische Innengeräusche (Balkendeckenschwingungen) in unserem Haus. Diese Innengeräusche erfahren natürlich keine Dämpfung durch ein geschlossenes Fenster.

Bei sehr langsamen Frequenzen (<1Hz) nimmt die Dämpfung wieder stark ab. Das ist plausibel, da diese langsamen Druckschwankungen genügend Zeit haben, über Gebäudehüllenundichtigkeiten (z.B. Kamine) auch bei geschlossenem Fenster in die Innenräume zu gelangen.

Dämpfung (Fenster auf/Fenster zu)

 

 

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