Zeitschrift für Meteorologie: Band 38, Heft 5 [Reprint 2021 ed.] 9783112557303, 9783112557297

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Zeitschrift Meteorologie

Band 38 • 1988 • Heft 5

Im Auftrage der Meteorologischen Gesellschaft der Deutschen Demokratischen Republik herausgegeben von K. Bernhardt, Berlin, W. Häuser, Potsdam, H.Pleiß, Dresden und J. Taubenheim, Berlin

Akademie-Verlag • Berlin ISSN 0084-6361

Z. Meteorol., Berlin 88 (1088) 5, 265-336

Im Auftrage der Meteorologischen Gesellschaft der Deutschen Demokratischen Republik herausgegeben von K. Bernhardt, Berlin, W. Häuser, Potsdam, H. Pleiß, Dresden und J. Taubenheim, Berlin Unter Mitwirkung von B. Bèli, Budapest W. Böhme, Potsdam M. Cadez, Beograd G. Dietze, Dresden-Wahnsdorf I. Draghici, Bucure^ti A. Eliassen, Oslo Th. Foken, Potsdam

Th. Günther, Berlin G. Hentschel, Berlin P. Hupfer, Berlin D. Jordanov, Sofia J. Kluge, Potsdam J. Kolbig, Potsdam K. Ja. Kondrat'ev, Leningrad

J. Lukac, Bratislava M. Reiber, Potsdam D. Sonntag, Berlin D. Spänkuch, Potsdam F. Steinhauser, Wien K. Unger, Quedlinburg

Bezugsmöglichkeiten der Zeitschrift für Meteorologie Bestellungen sind zu richten — in der DDR an den Postzeitungsvertrieb unter Angabe der Kundennummer des Bestellenden oder an den Akademie-Verlag Berlin, Leipziger Str. 3 - 4 , Postfach 1233, DDR - 1086 Berlin; — im sozialistischen Ausland an eine Buchhandlung für fremdsprachige Literatur oder an den zuständigen Postzeitungsvertrieb; — in der BRD und Berlin (West) an eine Buchhandlung oder an die Auslieferungsstelle KUNST UND WISSEN, Erich Bieber oHG, Postfach 102844, D - 7000 Stuttgart 10; — in den übrigen westeuropäischen Ländern an eine Buchhandlung oder an die Auslieferungsstelle KUNST UND WISSEN, Erich Bieber GmbH, General Wille-Str. 4, CH - 8002 Zürich; — im übrigen Ausland an den Internationalen Buch- und Zeitschriftenhandel; den Buchexport, Volkseigener Außenhandelsbetrieb der Deutschen Demokratischen Bepublik, Postfach 160, DDR - 7010 Leipzig; oder an den Akademie-Verlag Berlin, Leipziger Str. 3 - 4 , Postfach 1233, DDR - 1086 Berlin.

Zeitschrift für Meteorologie Herausgeber: I m Auftrage der Meteorologischen Gesellschaft der Deutschen Demokratischen Republik herausgegeben von Prof. Dr. Karlheinz Bernhardt, Berlin; Dr. Wilfried Häuser, Potsdam; Prof. Dr. Hermann Pleiß, Dresden; Prof. Dr. Jens Taubenheim, Berlin. Verlag: Akademie-Verlag Berlin, Leipziger Straße 3 - 4 , Postfach 1233, DDR -1086 Berlin; Fernruf: 2 23 62 29 oder 2 23 62 21; Telex-Nr.: 114420; Bank: Staatsbank der DDR, Berlin, Kto.-Nr.: 6836-26-20712. Chefredakteur: Dozent Dr. Rolf Haake, Potsdam. Anschrift der Redaktion: Zeitschrift für Meteorologie, Kleine Weinmeisterstr. 14, DDR - 1560 Potsdam; Fernruf: Potsdam 2 54 18. Veröffentlicht unter der Lizenznummer 1281 des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik. Gesamtherstellung: IV/2/14 VEB Druckerei »Gottfried Wilhelm Leibniz«, DDR - 4450 Gräfenhainichen. Erscheinungsweise: Die Zeitschrift für Meteorologie erscheint jährlich in einem Band mit 6 Heften. Bezugspreis je Band 180,— DM zuzüglich Versandspesen. Preis je Heft 30,— DM. Der gültige Jahresbezugspreis für die DDR ist der Postzeitungsliste zu entnehmen. Bestellnummer dieses Heftes: 1013/38/5. Urheberrechte: Alle Rechte vorbehalten, insbesondere die der Übersetzung. Kein Teil dieser Zeitschrift darf in irgendeiner Form — durch Photokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren — ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsanlagen verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. All rights reserved (including those of translation into foreign languages). No part of this issue may be reproduced in any form, by photoprint, microfilm or any other means, nor transmitted or translated into a machine language, without written permission from the publishers. © 1988 by Akademie-Verlag Berlin • Printed in the German Democratic Republic. AN (EDV) 7725

Zeitschrift für Meteorologie

Band 38 • 1988 • Heft 5

Z. Meteorol. 38 (1988) 5, 205-330

551.590.9 551.501.796 551.586:01 551.509.0:623.454.82

Atmosphärische Infriischallwellen V o n G. B u l l , H . (¡Oering, J . Neisser Mit 13 Abbildungen

Zusammenfassung: Atmosphärische InfraSchallwellen weisen eine extrem geringe Dämpfung auf und können durch Ausbreitung in atmosphärischen Wellenleitern über große Entfernungen beobachtet werden; vom gesamten akustischen Emissionsspektrum einer Quelle bleibt in größeren Entfernungen nur noch der Infrasehallbereieh als Informationsträger erhalten. In einer Übersichtsarbeit wird ein Überblick über die Dämpfungseffekte und die Ausbreitung der Infraschallwellen, über einschlägige Meßverfahren, die verschiedenen natürlichen und technischen InfraSchallquellen und die Einwirkung von Infraschall auf den Menschen vermittelt. Summary: Infra-sonic waves are common in t h e atmosphere. Since infra-sonic waves are only weakly attenuated in t h e atmosphere, they can propagate with reflections in sound channels over very large distances. The purpose of the present paper is to review some aspects of absorption and propagation characteristics of infra-sonic waves, the measuring and processing equipment, different types of natural and man-made infra-sound sources and effects of infra-sound upon humans. PemoMe: Hn(J)pa3BynonBTe B O J I H M (laeroTa Menee 15 ru) iirpaioT nawHyio ponr, B iJwsHKe p a M m i i t i x cnoen aTMOC({>epi>i, noTOMy^TO 3Tii B O J I I I H cnoco6iibi pacnp0CTpaHHTLCH na Mtiorne COTIIH K H J I O M C T P O B OT HCTOHiiiiKa 6ea cymecTBeHHoro saTyxaHHH.

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1. EinleitungInfraschallwellen sind mit unterschiedlichen Intensitäten ständig vorhanden. Schon vor rund 100 J a h r e n wurden beim Ausbruch des Krakatau-Vulkans mit den damaligen Barographen Infraschallwellen beobachtet, die die Erde mehrmals umrundeten und noch in Entfernungen von 100000 km beobachtet wurden. Kernwaffenexplosionen konnten weltweit registriert werden; Infraschallwellen beim Ausbruch des Mount St. Helens im J a h r e 1980 wiesen in E u r o p a noch Amplituden von 15 P a auf. Systematische Infraschalluntersuchungen wurden im wesentlichen Ende der 50iger J a h r e begonnen, sie nahmen mit den Arbeiten zur Ortung der Atomversuchsexplosionen einen schnellen Aufschwung, dem nach dem Verbot der atmosphärischen Kernwaffenversuche eine wesentliche Reduzierung im Umfang der Arbeiten und eine Verlagerung der Untersuchungen auf zahlreiche andere Infraschall-Problematiken folgte. Dem Infraschall werden oft spektakuläre Wirkungen nachgesagt, erinnert sei nur an das Stichwort BermudaDreieck. Inzwischen liegen zahlreiche Untersuchungen über Infraschall-Emissionen verschiedenen Ursprungs vor, die z. T. klare Aussagen ermöglichen, z. T. aber noch vieles offen lassen. Unter Infraschallwellen werden Schallwellen verstanden, die durch Frequenzen < 16 Hz gekennzeichnet sind, also unterhalb der als Hörbarkeitsgrenze angenommenen Frequenz. An den Infraschallbereich schließt sich auf der höherfrequenten Seite der Hörschall- und der Ultraschallbereich an, auf der tieffrequenten Seite wird der Infraschallbereich durch die akustische Grenzfrequenz begrenzt (im Mittel etwa 4,5 min Periode). Daran schließt sich, beginnend bei der Brunt-Väisälä-Frequenz (im Mittel etwa 5 min Periode), der Schwerewellenbereich an mit Perioden bis zu Stunden. Infraschallwellen weisen Besonderheiten auf, die zu einem wesentlichen Teil ihre Bedeutung bedingen: 1. Die atmosphärische D ä m p f u n g ist f ü r Infraschallwellen extrem gering, die D ä m p f u n g durch Wärmeleitung und Viskosität ist proportional / 2 , sie nimmt mit der Höhe zu, weist aber auch in größeren Höhen noch geringe Werte auf.

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B u l l , G., u. a.: Atmosphärische Infraschalhvellen

Zeitschrift für Meteorologie B a n d 38 (1988) H e f t 5

2. Infraschallwellen können sich in der A t m o s p h ä r e (wie auch im Ozean) über sehr große Entfernungen ausbreiten durch das Vorhandensein von natürlichen Wellenleitern bei entsprechendem V e r t i k a l p r o f i l der Schallgeschwindigkeit. 3. U n t e r dem Gesichtspunkt des U m w e l t a s p e k t s ist die geringe D ä m p f u n g der Infraschallwellen gegenüber d e m H ö r schall beim Durchdringen v o n Mauern u. ä. zu nennen. I m folgenden soll ein Überblick über einige theoretische Grundlagen des Infraschalls, die Meßmethoden, die natürlichen und technischen Quellen und einige U m w e l t a s p e k t e gegeben werden (aktualisierte Auszüge aus einem internen Bericht des Heinrich-Hertz-Instituts „Entstehung, Ausbreitung, Messung und Interpretation v o n atmosphärischem Infraschall; G. Bull, H. Goering und J. Neisser, 1984).

2. Dämpfungseffekte Infraschallwellen werden gegenüber Schallwellen im Hörbereich nur sehr schwach g e d ä m p f t . Sie breiten sich ungehindert über weite Gebiete fast u n g e d ä m p f t aus, besonders innerhalb der unteren Atmosphäre. D i e schwachen D ä m p f u n g s e f f e k t e entstehen durch Reibung infolge der Zähigkeit des Mediums (klassische D ä m p f u n g ) , durch infrarote Wärmestrahlung des Mediums, durch molekulare Absorption bei der Kompression innerhalb des betrachteten Volumenelements (zweite Zähigkeit) sowie durch Wärmeleitung. I m Infraschallbereich ist die klassische Absorption gegen die molekulare und Strahlungsabsorption zu vernachlässigen. Die molekulare Absorption ist temperaturabhängig und abhängig v o n der L u f t f e u c h t i g k e i t . D i e Strahlungsd ä m p f u n g ist f ü r Frequenzen kleiner als 1 H z dominierend innerhalb der unteren Atmosphäre und ebenfalls von der Wasserdampfkonzentration abhängig. Berücksichtigt man Zähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, erhält man näherungsweise f o l g e n d e Beziehung f ü r die Absorption der Infraschallintensität ( L a n d a u , Lifschitz 1966, Suzuki 1981): I(E)

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