Infraschall

Simulation der Ausbreitung von Infraschallwellen in der Atmosphäre Quelle: BGR

Infraschall bezeichnet in der Akustik den Teil des Spektrums, der vom menschlichen Ohr nicht mehr wahrgenommen werden kann. Der im Infraschall betrachtete Frequenzbereich von etwa 0.001 bis 20 Hz ist dem der Seismologie vergleichbar. Auf Grund der großen Wellenlängen von Infraschallsignalen bis zu einigen hundert Kilometern breitet sich der tieffrequente Schall über große Entfernungen nahezu verlustfrei aus. Dabei stellen Topographie und Vegetation kaum ein Hindernis dar. Die vermutlich erste weltweite Registrierung von Infraschall erfolgte nach dem Ausbruch des Krakataus im August 1883. Das bei der Explosion des indonesischen Vulkans erzeugte Schallsignal, war so stark, dass es mehr als sieben Mal um die Erde lief und von Barometern überall auf der Welt aufgezeichnet wurde.

Die Zahl der natürlichen und künstlichen Infraschallquellen reicht von meteorologischen Phänomenen bis zu nuklearen Sprengungen. Aufgrund des Kernwaffenteststoppabkommens (CTBT) wurden seit den 1960er Jahren ein globales Netzwerk konzipiert und neue Stationen aufgebaut. Die Überwachung der Infraschallaktivität für die Verifikation des CTBT wird durch das International Monitoring System (IMS) mit weltweit 60 Stationen sichergestellt. Zwei dieser Stationen werden von der BGR im Bayerischen Wald (IMS-Station I26DE) sowie – gemeinsam mit dem Alfred-Wegener-Institut (AWI) – an der deutschen Forschungsstation Neumayer III in der Antarktis (IMS-Station I27DE) betrieben.

Neben den Verpflichtungen aus dem CTBT befasst sich die BGR mit der numerischen Simulation der Schallausbreitung in der Atmosphäre, der automatischen Detektion tieffrequenter akustischer Signale und der Lokalisierung ihrer Quellen. Die BGR betreibt neben den beiden IMS-Stationen drei weitere Messsysteme für Untersuchungen zu tieffrequentem Schall. Sie dienen ausschließlich wissenschaftlichen Erhebungen zur Einstellung der hochsensiblen Messinstrumente (Mikrobarometer) für die Überwachung des internationalen Kernwaffenteststoppabkommens. Die Forschung der BGR ist nicht geeignet, um Aussagen über den Einfluss von Infraschall auf den Menschen treffen zu können – wie häufig fälschlicherweise angenommen wird.

Wesentlicher Bestandteil der BGR-Arbeiten sind störungsfreie Infraschallregistrierungen an den Stationen, um die verschiedenen Signale, die von unterschiedlichen Quellen ausgesandt werden, detektieren zu können. Zum diesem Zweck werden die Stationen als sogenannte „Arrays“ aufgebaut. Dabei funktionieren mehrere Einzelsensoren (mindestens vier) wie eine Antenne. Zum anderen sind die Standorte so zu wählen, dass mensch-gemachte Rauschquellen (z. B. stark befahrene Straßen und Industrieanlagen aber auch Windenergieanlagen, WEA) gemieden und Gebiete mit wenig Windrauschen (vor allem Wälder) gesucht werden.

Das internationale Kernwaffenteststoppabkommen CTBT stellt besonders hohe Anforderungen an die Qualität der technischen Überwachung im Rahmen des IMS-Netzes. Durch die Ratifizierung des CTBT im Jahr 1998 hat sich die Bundesrepublik Deutschland verpflichtet, die Qualitätsanforderungen der Vertragsorganisation für die Messung von Infraschall zu erfüllen. Entsprechend hat die BGR als deutsches Nationales Datenzentrum im Jahr 2004 erste Untersuchungen nördlich von Hannover angestellt, um den Einfluss von WEA auf die ungehinderte Messung von Infraschall abzuschätzen. Ziel war es damals Empfehlungen für einen Mindestabstand zwischen Infraschall-Array und WEA geben zu können, so dass eine ungestörte Messung für die hochsensitiven Mikrobarometer gewährleistet ist. Der BGR gelang es dabei, Mindestabstände in Abhängigkeit von Größe und Leistungsfähigkeit einer WEA zu den von der Infraschall-Arrays I26DE im Bayerischen Wald und I27DE in der Antarktis abzuschätzen. So ist sichergestellt, dass die hochempfindlichen Messsysteme der BGR ungestört sind und ihrem Überwachungsauftrag gerecht werden können. Behördliche Berücksichtigung finden die Ergebnisse der BGR beispielsweise im Bayerischen Windatlas, der einen Mindestabstand von 15 km zu der Messanalage I26DE für den Bau von WEA vorsieht.

Weitere detaillierte Informationen zum Einfluss von WEA auf Infraschall-Stationen finden sich auf der Projektseite "Infraschall von Windenergieanlagen".