Lärmmessungen
Wie laut sind die Flugzeuge in Grenchen tatsächlich?

Um konkrete Aussagen über die Lärmentwicklung und zu erwartende Emissionen rund um Flughäfen und -plätze machen zu können, führt die Empa zusammen mit der ETH auf dem Flughafen Grenchen Lärmmessungen durch.

Oliver Menge
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Die vom Bazl organisierte Robin
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Fluglärmmessungen Grenchen
Eine zweimotorige Maschine setzt zur Landung an
Sébastien Guillaume von der ETH Zürich
Jean Marc Wunderli, Abteilungsleiter Akustik bei der Empa
Jean Marc Wunderli und Sébastien Guillaume

Die vom Bazl organisierte Robin

Oliver Menge

Um es gleich vorwegzunehmen: Bei den Lärmmessungen, welche die Empa, die eidgenössische Prüf- und Forschungsanstalt, Abteilung Akustik / Lärmminderung, während dieser Woche in Grenchen durchführt, geht es nicht darum zu messen, wie stark die Bevölkerung rund um den Flughafen Grenchen von Lärm belastet ist.

Vielmehr will man neue Quellenmodelle von Kleinflugzeugen und Helikoptern entwickeln, in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Umwelt, die zu einem späteren Zeitpunkt in Berechnungsprogrammen schweizweit verwendet werden können, um konkrete Aussagen über die Lärmentwicklung und zu erwartende Emissionen rund um Flughäfen und -plätze machen zu können. So erklärt Jean Marc Wunderli, Gruppenleiter Umweltakustik bei der Empa.

So werden Daten erhoben, die genaue Resultate liefern

Die Messungen sind ziemlich kompliziert und aufwendig. Denn es geht darum, die verschiedenen Lärmemissionen der verschiedenen Flugzeugtypen bei Start, Landung und Überflug genauestens zu dokumentieren. Insbesondere die Lärmabstrahlung in jedem Winkel. Zu diesem Zweck wurde auf der Ostseite der Piste eine Reihe von sechs Mikrofonen auf vier Metern Höhe im Abstand von 100 Metern zueinander aufgestellt. Westlich der Piste wurden ebenfalls zwei Mikrofone platziert. Ein Weiteres befindet sich am Rand der inneren, der kleinen Volte am Aareufer und eines auf dem Bucheggberg auf der äusseren, grossen Volte. Mit diesen Mikrofonen wird der Schalldruck laufend gemessen und aufgezeichnet, auf geeichte Aufnahmegeräte mit einem sehr genauen Zeitstempel. Das heisst, man weiss haargenau, wann ein Geräusch gemessen und aufgezeichnet wurde.
Um aber die verschiedenen Arten der Lärmemission an einem Flugzeug beurteilen und wissenschaftlich bewerten zu können, muss man genau wissen, wo sich das Flugzeug zu welchem Zeitpunkt befand. Zu diesem Zweck arbeitet die Empa mit der ETH zusammen. Sébastien Guillaume vom Institut für Geodesie und Photogrammetrie hat nämlich ein System entwickelt, mit dessen Hilfe man die Position eines Flugzeugs während der Aufzeichnung fast auf den Zentimeter genau bestimmen kann. Zwei Theodolithen nehmen das Flugzeug ins Visier und Kameras schiessen 30 Bilder pro Sekunde, jedes Bild ebenfalls mit Zeitstempel. Mithilfe der Triangulation und eines speziellen Bildbearbeitungsprogramms kann dann später die genaue Position, das heisst Höhe, Entfernung und Position zu den Mikros bestimmt werden. So lassen sich Daten erheben, die die Emissionswerte in jedem Winkel und Entfernung zum Flugzeug genau beschreiben.

Weils hier viel Bewegungen gibt

Den Flughafen Grenchen habe man ausgewählt, weil es sich hier um einen Flughafen mit viel Bewegungen und vielen verschiedenen Flugzeugtypen handelt. Denn je mehr Daten man aufgrund der Messungen hat, desto genauer wird am Schluss das Modell. «Die letzten zwei Jahre waren wir auf dem Flughafen Kloten und haben die Messungen mit Grossflugzeugen durchgeführt. In diesem Jahr ergänzen wir die Daten mit Kleinluftfahrzeugen.»

«Wir erfassen den regulären Flugverkehr und versuchen, dabei möglichst viele Ereignisse zu messen. Aber da gibt es immer Störungen, weil durch Aussengeräusche, andere Flugzeuge und meteorologische Effekte wie Wind unbrauchbare Resultate entstehen.»

Zusätzlich hat das Bundesamt für Zivilluftfahrt eigene Flüge mit sieben verschiedenen Flugzeug- und Helikoptertypen organisiert, die dann einen vorgeschriebenen Kurs fliegen, drei Mal landen, drei Mal überfliegen und drei Mal starten. So erhalte man sehr genaue Messungen, mit deren Daten dann man weiterarbeiten könne. «Die Flüge, die für uns durchgeführt werden, sind über die Mittagszeit und abends nach 17.30 Uhr geplant, damit Störungen durch andere Flugzeuge möglichst vermieden werden.»

Der Besuch bei den Messstationen auf dem Feld östlich der Piste zeigt ein Grundgeräusch von etwa 45 Dezibel – ohne Flugzeug in Sicht. «Für uns ist es immer schwierig, besonders leise Stellen zu finden, um die Mikros zu platzieren. Jetzt beispielsweise hört man die Autobahn aufgrund des Westwinds sehr deutlich. Sowieso ist Wind unser grösstes Problem: Messungen bei über 5 Meter pro Sekunde Windgeschwindigkeit sind unbrauchbar», so Wunderli. Die eigens für die Empa gestartete einmotorige Robin setzt an zu Landung und überfliegt die Mikrofone in einer Höhe von etwa 50 Metern. Sie ist fast nicht zu hören, weil die Pilotin den Motor gedrosselt hat.

So laut wie in der Disco

Schon etwas mehr Lärm macht kurz darauf eine zweimotorige, grössere Maschine, die das Messgerät auf 92 Dezibel ausschlagen lässt. «Das ist zwar so laut, wie in einer Disco erlaubt ist, aber nur zu dem Zeitpunkt, wo sich das Flugzeug exakt über dem Mikro befindet. In der Disco ist das wesentlich unangenehmer.»

Bereits das Messgerät des nächst entfernten Mikros zeigt einen deutlich tieferen Wert an. «Beim direkten Überflug, wo die Piloten mit 65% des maximalen Schubs die normale Reisegeschwindigkeit simulieren, erreichen wir Spitzenwerte von 80 bis 90 db bei gewissen Flugzeugmodellen. Aber auch nur vom nächstgelegenen Mikro.»

Ein Effekt, der deutlich zu hören ist bei den Überflügen, Starts und Landungen: Der Dopplereffekt: Der Ton ist höher, wenn das Flugzeug auf einen zufliegt und wird tiefer, wenn es wegfliegt. «Wir benutzen diesen Effekt zur Kontrolle der Position. Denn der Moment, wo der Ton tiefer wird, bestimmt genau den Zeitpunkt, an dem sich das Flugzeug direkt über dem Mikro befand.»

Die Auswertung der riesigen Datenmenge dauert etwa zwei bis drei Monate und Ende Jahr rechnet Wunderli mit den Quellendaten, welche dann zum neuen Modell führen sollen.