mini|Eine Qantas Boeing 747-400 passiert die Häuser in der Nähe des London Heathrow Airport
Als Fluglärm wird Lärm, der von Luftfahrzeugen – insbesondere von Flugzeugen – erzeugt wird, bezeichnet, der insbesondere an und um Flughäfen auftritt. Aus dem von diesen Luftfahrzeugen emittierten Schall wird infolge der subjektiven Wahrnehmung der Betroffenen schließlich Lärm, was bedeutet, dass Lärm anders als Schall nicht objektiv messbar ist und auf verschiedene Menschen trotz objektiv identischer Exposition des Schalls einen völlig unterschiedlichen Einfluss haben kann. Fluglärm ist demnach eine Zusammenwirkung aus physikalischem Schall und dem subjektivem und emotionalem Empfinden dieses Schalls.
Fluglärm stellt insbesondere in der Umgebung von Flughäfen und Flugplätzen ein erhebliches Umweltproblem dar und ist durch den stetigen Zuwachs an jährlichen Flugbewegungen seit den 1970er Jahren stark angestiegen. Die Problematik führt regelmäßig zu Auseinandersetzungen zwischen Flughafenbetreibern und den Bewohnern der Umgebung von Flughäfen (den sogenannten „Flughafenanrainern“).
Fluglärm kann gesundheitliche Belastungen für die Betroffenen hervorrufen, wobei der kausale Zusammenhang zwischen der Belastung durch Fluglärm und den medizinischen Symptomen häufig nur schwierig festzustellen ist. Die schwerwiegendsten Krankheiten sind Herz-Kreislauferkrankungen, insbesondere Bluthochdruck, Herzinfarkte und Schlaganfälle. Daher werden Maßnahmen zur Vermeidung von Fluglärm getroffen, die sowohl den aktiven als auch den passiven Schallschutz umfassen. Durch Gesetze wie das deutsche Fluglärmgesetz, Verordnungen und Richtlinien (wie z. B. das Nachtflugverbot) sollen diese Maßnahmen gefördert und durchgesetzt werden, um die Bevölkerung vor den Folgen von Fluglärm zu schützen.
Grundlagen Lärm und Lärmempfinden
Als Lärm wird grundsätzlich Schall bezeichnet, der auf die Umwelt störend wirkt. Dabei finden sich in der Fachliteratur verschiedene Ansätze zur Definition von Lärm. So stellen Gert Kemper und Karl-Friedrich Siebrasse die Analogie zwischen Lärmbelastung und Luftverschmutzung auf, indem sie Lärm als die Verschmutzung der Luft durch von Menschen verursachte Schallwellen definieren. Aus naturwissenschaftlicher Sicht ist Schall durch Schalldruckpegel objektiv messbar; dieser Ansatz wird wegen der fehlenden Berücksichtigung der subjektiven Komponente in der Literatur jedoch vielfach kritisiert. Heinz Hoffmann und Arndt von Lüpke nennen als Beispiel, dass ein Mensch die laute Musik eines Symphonieorchesters kaum als Lärm empfinde, während der in der leisen Wohnung tropfende Wasserhahn – trotz einer zweifelsfrei geringeren Schallenergie der Geräusche – ihn durchaus vom Schlaf abhalten könne.
Insgesamt kommt die Literatur trotz verschiedener Definitionsansätze weitestgehend übereinstimmend zur Schlussfolgerung, dass das Lärmempfinden nicht allein auf physikalische Größen zurückzuführen ist, sondern psychologische Aspekte eine entscheidende Rolle für das Lärmempfinden eines Individuums spielen. Zu diesem Schluss kommt auch das Umweltbundesamt, wenn es schreibt: „Lärm ist […] nicht mit physikalischen Geräten meßbar, weil die individuellen Empfindungen sich objektivierbaren Meßverfahren entziehen.“ So kann dasselbe Geräusch auf verschiedene Personen in Abhängigkeit von Kultur, Alter, Geschlecht oder Einstellung des Hörers zur Geräuschquelle, aber auch auf dieselben Personen unter verschiedenen Umständen wie Tageszeit, Stimmung, Gesundheitszustand und weiteren ein völlig unterschiedliches Lärmempfinden auslösen.
Als Fluglärm wird gemeinhin all jener Lärm bezeichnet, der von Luftfahrzeugen, dabei insbesondere von Flugzeugen, emittiert wird.
Schallmessung Wie im voranstehenden Abschnitt geschildert kann Lärm nicht objektiv gemessen werden, da sein Empfinden von subjektiven Faktoren abhängig ist. Um sich dem Problem des Fluglärms dennoch wissenschaftlich nähern und Fluglärm qualitativ einordnen zu können, müssen objektive Messverfahren herangezogen werden, weswegen auf die Schallmessung zurückgegriffen wird.
Schall in der Luft ist eine Druckwelle, durch die Schallenergie transportiert wird. Er weist diverse physikalische messbare Eigenschaften auf, wobei für die quantitative Beschreibung von Fluglärm der Schalldruck (Formelzeichen ) und der Schalldruckpegel (Formelzeichen ) von Bedeutung sind. Unter dem Schalldruck werden die bei der Schallübertragung auftretenden Druckschwankungen in der Luft, die beim Menschen das Trommelfell in Bewegung versetzen, wodurch hörbarer Schall vom Innenohr wahrgenommen wird, verstanden. Der Schalldruckpegel leitet sich mathematisch aus dem Schalldruck ab; er ist das logarithmierte Verhältnis zwischen quadriertem Effektivwert des Schalldrucks und einem Bezugswert, der mit p0 = 20 µPa festgelegt wurde. Der Schalldruckpegel wird in der Einheit Dezibel (dB) angegeben.
Fluglärm wird auf Grundlage des bewerteten Schalldruckpegels gemessen.
Vorschriften zur Messung Im Luftverkehrsgesetz (LuftVG) werden die Betreiber deutscher Flughäfen und Flugplätze verpflichtet, kontinuierlich die Lärmbelastungen rund um die Flughäfen in festen Messstationen zu erfassen und die Messergebnisse in regelmäßigen Abständen der Genehmigungsbehörde mitzuteilen. Die des Gesetzes zum Schutz gegen Fluglärm enthält eine Übersichts des Messverfahrens, welches in den Normen IEC 61672-1:2013 und DIN 45643 aufgeführt ist. Viele Städte und Gemeinden haben den Deutschen Fluglärmdienst beauftragt, zusätzliche Messungen durchzuführen.Kommunale BetreiberMünchner Merkur 13. Juli 2011: Freising misst jetzt den Fluglärm selbstFrankfurter Rundschau vom 18. Januar 2011:
Berechnung von Schallschutzzonen Obwohl Betreiber deutscher Flughäfen und Flugplätze verpflichtet sind, feste Lärmmessstationen zu betreiben, sind die erfassten Messwerte nicht verbindlich. Die Erstellung der verbindlichen Lärmschutzzonen erfolgt lediglich auf Basis von Berechnungen. Das nationale Verfahren für diese Berechnungen ist in der Anleitung zur Berechnung von Schallschutzzonen (AzB)Anleitung zur Berechnung von Schallschutzzonen (AzB) (PDF; 0,6 MB), auf lbm.rlp.de definiert. Auch Kommunen sind nach EU-Umgebungslärmrichtlinie verpflichtet Lärmbelastungspläne für alle Verkehrsarten (darunter Fluglärm) zu erstellen. Das Berechnungsverfahren ist jedoch im Paragraf 47c des Bundes-Immissionsschutzgesetzes sowie in der „Verordnung über die Lärmkartierung - 34. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV)“ anders geregelt. In der Praxis sind Lärmschutzzonen nach AzB etwas kleiner als deren Pendant nach Immissionsschutzverordnung.
Interpretation der Messwerte Es werden zwei Arten von Schalldruckmessungen unterschieden: Emissions- und Immissionsmessungen. Bei Emissionsmessungen wird der Schall einer Schallquelle untersucht, wodurch es notwendig ist, dass neben dem Wert für den Schalldruckpegel auch die Entfernung zwischen Schallquelle und Messpunkt angegeben wird (z. B. weist ein Düsenflugzeug in 600 Metern Entfernung einen Schalldruckpegel von etwa 105 dB auf),Marks, S. 54f. wohingegen für Immissionsmessungen die Distanz zu Schallquellen keine direkte Rolle spielt (so herrscht in einem ruhigen Zimmer etwa ein Schalldruckpegel von 25 dB). Bei der Ausbreitung von Schalldruckpegeln spielen meteorologische Bedingungen eine Rolle. Je nach Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Frequenz variiert die Schalldämpfung zwischen 0,3 und 10 dB/100 m, was bei großen Entfernungen zum Flugzeug ein wichtiger Faktor ist. Hinzu kommen Wind und Luftturbulenzen, die additiv oder subtraktiv wirken. Daher wird allgemein angenommen, dass Berechnungen bei Flughöhen > 1000 m irrelevant sind.
Darüber hinaus ist es wichtig, bei der Interpretation von Schalldruckpegeln grundsätzlich die Entstehung durch Logarithmierung zu berücksichtigen – dies führt nämlich dazu, dass Schalldruckpegelmesswerte nicht wie gängige Messwerte, die aus linearen Messungen entstehen, untereinander vergleichbar sind. Für Schalldruckpegel gilt: Ein Wert wird verdoppelt, indem 3 dB addiert werden. Dies ist zunächst ungewohnt, so emittieren zwei Schallquellen mit einem Schalldruckpegel von jeweils 0 dB zusammen einen Schalldruckpegel von 3 dB und zwei sehr laute Schallquellen, die auf ein Messgerät jeweils einen Schalldruckpegel von 100 dB ausüben, erreichen zusammen einen Schalldruckpegel von 103 dB.
Das menschliche Ohr folgt für den „Lautstärkeeindruck“ allerdings nicht streng dem dekadischen Logarithmus, sondern nimmt eine Verdopplung der Lautstärke bei einem Anstieg des Schalldruckpegels um etwa 10 dB wahr.Wickel, Hartogh, S. 24.
Zur Bewertung der Belastung durch Fluglärm ist es jedoch nicht ausreichend, allein den Schalldruckpegel heranzuziehen, denn die Belastung muss auch quantitativ eingeordnet werden, da die Lärmbelastung durch Fluglärm nicht konstant ist, sondern in Intervallen erfolgt. Zu einer Einordnung von Fluglärm, die diesen Aspekt berücksichtigt, wird die Schallenergie über einen bestimmten Zeitraum gemessen. Aus diesen Messwerten werden über eine Integralrechnung bewertete LärmpegelHenning Arps (Öko-Institut, Darmstadt),: Erläuterungen zur Fluglärmerfassung, Seite 12, Frankfurt 2005 gebildet und diese dann über die Zeit gemittelt. Dieser Wert kann als eine „durchschnittliche Lärmbelastung über die Zeit“ interpretiert werden.Marks, S. 58. Mathematisch entspricht der Mittelungspegel also dem konstanten Störgeräusch, das äquivalent zur intervallweisen Lärmbelastung ist. Da zur Ermittlung des Mittelungspegels nicht der Schalldruckpegel, sondern die Schallenergie verwendet wird, haben kurze laute Phasen einen deutlich höheren Einfluss als längere leise Phasen. Das Formelzeichen des Mittelungspegels ist LM.In der Fachliteratur findet sich für den Mittelungspegel auch die Bezeichnung „äquivalenter Dauerschallpegel“; als Formelzeichen wird dann häufig LEQ verwendet.
Der Mittelungspegel wird in der Literatur teilweise harsch kritisiert, da er kurzzeitige hohe Lärmimmissionen verharmlose, wenn sie über einen längeren Zeitraum gemittelt würden.
Entstehung von Fluglärm Die Schallentwicklung eines Flugzeugs ist im Wesentlichen auf die Triebwerke und auf die Geräusche der Strömung der Luft um das Flugzeug zurückzuführen. Die Schallquellen an Strahltriebwerken sind vor allem die Luftströmungen am Verdichter, an der Schubdüse und – sofern vorhanden – am Nachbrenner. Die Luftströmung außerhalb der Triebwerke erzeugt hauptsächlich am Flugzeugrumpf sowie an den Tragflächen Schall. Bei Flugzeugen, die mit Überschallgeschwindigkeit fliegen, ist der Überschallknall eine weitere Lärmbelastung.
Hubschrauber weisen im Gegensatz zu den meisten Flugzeugen keine Strahltriebwerke auf, sondern verfügen über ein oder mehrere Hubschraubertriebwerke, durch welche der Rotor angetrieben wird. Strahltriebwerke nutzen den Rückstoßantrieb, indem durch die Schubdüse die Luft auf eine sehr hohe Geschwindigkeit gebracht und nach hinten ausgestoßen wird, wodurch entsprechende Schallemissionen durch die Luftströmung entstehen. Dahingegen nutzen Hubschrauber durch den Rotor das Prinzip des dynamischen Auftriebs, wodurch ein erheblicher Anteil der Schallemission am Rotor erfolgt.
Die meisten zivilen und militärischen Flugzeuge verfügen über Strahltriebwerke, weswegen das Hauptaugenmerk der nachfolgenden Erläuterungen auf diese Triebwerksart gelegt werden soll. Von entscheidender Natur für die Schallemission sowohl von Strahltriebwerken als auch von Turboprops und Hubschraubern ist die Theorie der Schallerzeugung durch Strömungsfelder, die im nachfolgenden Abschnitt kurz näher erläutert wird. Grundsätzlich kann die Schallerzeugung durch Strömungsfelder mathematisch beschrieben werden; diese Rechnung ist allerdings einerseits sehr komplex und andererseits für die Praxis in Bezug auf Fluglärm nur bedingt von Bedeutung, weswegen sie im Rahmen dieses Artikels nicht detailliert aufgegriffen wird.
Fluglärm durch Strahltriebwerke
mini|Schematischer Aufbau eines Strahltriebwerks