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Knall und Schall - Physikalische und biologische Phänomene im Ohr beim Hören

Was würde uns alles in einer Welt ohne Geräusche, ohne Sprache und Musik entgehen? Wie entstehen die unterschiedlichen Töne, wie breiten sie sich aus und erreichen unser Ohr? Wie hören wir eigentlich? Kann uns zuviel Lärm krank machen und unser Gehör schädigen? In diesem Buch soll auf diese und andere Fragen näher eingegangen werden. Es wird erklärt, wie Töne entstehen, wie sie übertragen werden und schließlich, wie unsere Ohren Töne wahrnehmen und verarbeiten können. Veröffentlicht in Broschüren.

Schalleintrag während der Rammarbeiten pro Ereignis (MarinEARS Schallregister)

Schalleintrag während der Rammarbeiten.

Schalleintrag während der Rammarbeiten pro Offshore-Windpark-Fläche (MarinEARS Schallregister)

Räumliche und zeitliche Verteilung von Rammschall durch die Gründung von Windenergieanlagen in Offshore-Windpark-Vorhaben der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ). Datenquelle: MarinEARS-Schallregister (Marine Explorer and Registry of Sound); siehe https://marinears.bsh.de Datenerhebung: Erhebung zu Rammschall am Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie (BSH) im Rahmen der Zulassung von Offshore-Windparks in der deutschen AWZ sowie im Rahmen der durch die Umsetzung der EU Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) gegebenen Meldeverpflichtung von impulshaften Schallereignissen an das nationale Schallregister (siehe https://marinears.bsh.de) Produktbeschreibung: Beginn und Ende der Bauphase des Rammschall-Eintrages durch die Gründung von Windenergieanlagen pro Fläche des Offshore-Windparks, Visualisierung der zeitlichen Zuordung durch Farbgebung.

Wie gut können Pinguine hören?

Weltpinguintag am 25. April – Neues Forschungsprojekt zum Hörvermögen von Pinguinen gestartet Das Leben der Pinguine ist zum Teil bereits gut belegt – zum Beispiel ihre Nahrungssuche oder Wanderbewegungen. Ob und wie gut Pinguine hören können, ist bisher allerdings erst in einer einzigen Studie untersucht worden. Dabei ist Lärm für die Tiere in den Meeren ähnlich problematisch wie Meeresmüll, aber bei weitem nicht so bekannt. Im Auftrag des Umweltbundesamts (UBA) ist nun am Deutschen Meeresmuseum Stralsund ein dreijähriges Forschungsprojekt zum Hörvermögen von Pinguinen und den Auswirkungen von Unterwasserlärm in der Antarktis gestartet. Pinguine sind Grenzgänger zwischen den Welten – sie leben sowohl im Meer als auch an Land. Einige Arten können bis zu 500 Meter tief tauchen und sind an das Leben unter Wasser perfekt angepasst, während andere Arten einen Großteil ihres Lebens an Land oder auf dem Eis verbringen. Während viele Lebensbereiche bereits wissenschaftlich belegt wurden, ist die Hörfähigkeit von Pinguinen bisher nur in einer einzigen Studie mit drei Pinguinen untersucht worden. Die Studie stammt aus dem Jahr 1969 und widmet sich dem Hörvermögen von Brillenpinguinen an Land, also an der Luft. Das nun gestartete Projekt soll deshalb die Frage beantworten, wie sensibel Pinguine auf natürliche und von Menschen verursachte Schallereignisse reagieren – sowohl an Land als auch unter Wasser. Hierfür werden im Odense Zoo (Dänemark), im Marine Science Center Rostock und im OZEANEUM Stralsund Pinguine trainiert. Wie bei einem Hörtest lernen die Tiere anzuzeigen, wann sie ein Tonsignal an Land gehört haben und werden dafür mit Futterfischen belohnt. Im Anschluss erledigen sie diese Aufgabe auch tauchend unter Wasser. Weiterer Projektpartner ist das Museum für Naturkunde in Berlin, das die Projektergebnisse mit Fokus auf die Auswirkungen des Unterwasserlärms in der Antarktis der Öffentlichkeit präsentieren wird. Die Studie „Hearing in Penguins“ wird vom Umweltbundesamt mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (⁠ BMU ⁠) gefördert. Im Südpolarmeer sind Pinguine, aber auch Wale und Robben durch den Antarktis-Vertrag vor Störungen durch Unterwasserschall und anderen menschgemachten Einflüssen zu schützen.

Verkehrsdaten Flensburg

Angaben zu u.a. Geschwindigkeit, Fahrzeugklassen oder Schall des Verkehrs in Flensburg.

Lärm im Meer – der unterschätzte Störfaktor

Airgunsignale stören Wale über weite Distanzen Airguns oder Luftpulser können noch in 2.000 Kilometer Entfernung Meeressäuger stören. Das zeigt eine neue Studie des Umweltbundesamtes. Der Störeffekt kann sowohl die Physis als auch die Psyche der Tiere verschlechtern. Maria Krautzberger, Präsidentin des UBA: „Der Lärm in den Meeren nimmt zu und wird voraussichtlich weiter zunehmen. Allein schon wegen der weiter anstehenden Rohstofferkundungen in den Weltmeeren. Airguns spielen dabei eine wichtige Rolle. Für Meeressäuger sind sie eine erhebliche Störung. Ihre Schallimpulse können die Verständigung von Blau- und Finnwalen extrem einschränken. Im schlimmsten Fall sogar über ein gesamtes Ozeanbecken hinweg.“ Dieser Effekt träte auch dann ein, wenn Airguns nur zu wissenschaftlichen Zwecken eingesetzt werden. Airguns oder Luftpulser wurden entwickelt, um den Meeresboden nach Öl- und Gaslagerstätten zu untersuchen. Für Wale ist die Fähigkeit ihre Umgebung akustisch wahrzunehmen lebenswichtig – sie „sehen“ mit den Ohren. Werden diese Signale überdeckt, also das „Sehfeld“ verkleinert, kann dies die biologische Fitness – den physischen und psychischen Zustand – von marinen Säugetieren wie Blau- oder Finnwal verschlechtern. Menschgemachter Unterwasserlärm ist heute in allen Ozeanen fast ständig präsent. Der Schiffsverkehr ist eine Quelle chronischen Lärms, der ein hohes, sogenanntes „Maskierungspotential“ hat. Maskierung bedeutet, dass Schallsignale sich akustisch gegenseitig verdecken. Ein gewolltes Signal zur Verständigung zwischen den Meeressäugern wird dabei durch ein Störsignal verdeckt, also akustisch maskiert. Airguns für die Erkundung des Meeresbodens senden solche Störsignale aus. Sie sind viel lauter, aber auch viel kürzer als typischer Schiffslärm. Für diese lauten Schallimpulse wird schon länger befürchtet, dass sie das Gehör von marinen Säugetieren schädigen können. Solche impulshaften Schallwellen können dabei 1.000-mal lauter sein als ein Schiff. Unterwasserlärm kann aber auch die Kommunikation zwischen Meeressäugern und ihre Wahrnehmung anderer Umgebungsgeräusche stören. Die Wale brauchen diese Signale beispielsweise, um Nahrung oder Paarungspartner zu finden. Die neue ⁠ UBA ⁠-Studie demonstriert nun: Airgunsignale können über eine Entfernung von bis mindestens 2.000 Kilometern (km) wirken. Das kann Tiere innerhalb des besonders geschützten Bereiches der Antarktis südlich von 60° betreffen. Selbst dann, wenn die Schiffe nördlich des 60°-Breitengrades mit Airguns bzw. Luftpulsern arbeiten. Schon in mittleren Entfernungen (500-1.000 km) kann das Airgunsignal zu einem intervallartigen Geräusch gedehnt werden, das bereits ein hohes Maskierungspotenzial hat. In Entfernungen ab 1.000 km können sich Airgunimpulse zu einem kontinuierlichen Geräusch ausdehnen. Das schränkt die Verständigung von Blau- und Finnwalen in der Antarktis extrem ein; auf nur noch etwa ein Prozent des natürlichen Verständigungsraumes. Die Ergebnisse der UBA-Studie zeigen, dass Maskierungseffekte und signifikante Auswirkungen auf das Vokalisationsverhalten von Tieren über große Distanzen möglich sind und bei der Bewertung von Umweltwirkungen impulshafter Schallquellen wie Airguns beachtet werden sollten. Das Modell soll in einem Folgeprojekt weiterentwickelt werden, so dass auch eine Übertragung auf andere Lebensräume möglich ist. Hierzu gehört zum Beispiel die Arktis, in der in den nächsten Jahren mit einer Vielzahl von ⁠ Airgun ⁠-Einsätzen zur Erkundung des Meeresbodens auf Bodenschätze und zur Forschung zu rechnen ist. UBA-Präsidentin Maria Krautzberger: „Wir müssen die Wirkung von Schallimpulsen aus Airguns auf die Meeressäuger genau kennen und diese in die Umweltbewertung der Meeresforschung einbeziehen. Wir brauchen deshalb auch ein internationales Lärmschutzkonzept, zum Beispiel im Rahmen des Antarktis-Vertragsstaaten-Systems.“ In Deutschland hat das Bundesumweltministerium zum 1. Dezember 2013 ein Schallschutzkonzept für die Nordsee in Kraft gesetzt, das einen naturverträglichen Ausbau der Offshore-Windkraft ermöglicht. Es soll die hier lebendenden Schweinswale besonders in der Zeit der Aufzucht ihres Nachwuchses vor Lärm schützen, der beim Rammen der Fundamente für die Windkraftanlagen entsteht. Vollständiger Abschlussbericht zu der UBA-Studie „ Entwicklung eines Modells zur Abschätzung des Störungspotentials durch Maskierung beim Einsatz von Luftpulsern (Airguns) in der Antarktis “. Bei den zur Erkundung des Untergrundes eingesetzten Airguns (oder Luftpulser) handelt es sich prinzipiell um Metallzylinder, in denen Luft mit hohem Druck komprimiert wird und dann explosionsartig austritt. Hierbei entsteht eine Gasblase, die beim Kollabieren ein sehr kurzes, aber sehr lautes Schallsignal erzeugt. Der größte Teil der von Airguns erzeugten Schallwellen stammt aus dem tiefen Frequenzbereich bis 300 Hertz, so dass eine Überschneidung mit Lauten und Gesängen von Walen und Robben wahrscheinlich ist. Vor allem die im Südlichen Polarmeer häufigen Bartenwale, wie Blauwal oder Finnwal, kommunizieren überwiegend in diesem Frequenzbereich. Die UBA-Studie modellierte die Schallausbreitung von Airgun-Signalen für Entfernungen in 100, 500, 1.000 und 2.000 km. Kurze, tieffrequente Schallsignale können sich über große Entfernungen zu einem akustischen Dauersignal verlängern, das ein hohes Störpotenzial hat. Die modellierten Störsignale wurden mit Rufen und Gesängen von Finnwal, Blauwal und Weddellrobbe überlagert, um die Distanzen zu ermitteln, in denen Kommunikationssignale potenziell maskiert (= verdeckt) und dadurch Kommunikationsreichweiten verringert werden können. Die Störsignale wurden mit einem mathematischen Hörmodell  im Frequenzbereich der ausgewählten Vokalisationssignale von Weddellrobbe, Blauwal und Finnwal analysiert. Diese UBA-Studie zeigt, dass auch die Fernwirkung von Unterwasserlärm nicht unterschätzt werden sollte: Obwohl eine Reihe von Fragen noch unbeantwortet sind, zeigen die Ergebnisse der Studie, dass Maskierung durch Airgun-Signale sehr wahrscheinlich ist und ein Populationseffekt bei dem modellierten Maß der Auswirkung nicht ausgeschlossen werden kann. Dies sollte Eingang in die Betrachtung möglicher Umweltwirkungen impulshafter Schallquellen wie Airguns finden.

Kinder-Umwelt-Survey 2003/06 - Lärm

Schall durchdringt unser Leben allerorts. Er ist ein essentieller Bestandteil unseres sozialen Lebens und gleichzeitig unerwünschter Abfall. Unser Körper ist biologisch dazu vorbereitet Schall zu erzeugen und zu verarbeiten. Hierin besteht ist ein großer Unterschied zu anderen Schadstoffen, denen wir im Alltag ausgesetzt sind. Wir benötigen Schall zur Kommunikation, Orientierung und als Warnsignal. Entsprechend sind wir mit einem feinen Sensor ausgestattet, der Schall innerhalb eines großen Intensitätsspektrums wahrnehmen verarbeiten kann. Dieser Sensor - das Ohr mit seinen nachgeschalteten Verarbeitungsebenen - ist immer aktiv, auch im Schlaf. Schall wird zu Lärm, wenn er Störungen, Belästigungen, Beeinträchtigungen oder Schäden hervorruft. Ein Übermaß an Schall, in Stärke und Dauer, beeinträchtigt nicht nur das subjektive Wohlempfinden, sondern kann zu nachhaltigen gesundheitlichen Beeinträchtigungen  und Schäden führen. Umweltlärm wird als der Umweltfaktor angesehen, der wahrscheinlich die meisten Europäer nachteilig beeinflusst. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 01/2009.

Kinder-Umwelt-Survey (KUS) 2003/06

Schall durchdringt unser Leben allerorts. Er ist ein essentieller Bestandteil unseres sozialen Lebens und gleichzeitig unerwünschter Abfall. Unser Körper ist biologisch dazu vorbereitet Schall zu erzeugen und zu verarbeiten. Hierin besteht ist ein großer Unterschied zu anderen Schadstoffen, denen wir im Alltag ausgesetzt sind. Wir benötigen Schall zur Kommunikation, Orientierung und als Warnsignal. Entsprechend sind wir mit einem feinen Sensor ausgestattet, der Schall innerhalb eines großen Intensitätsspektrums wahrnehmen verarbeiten kann. Dieser Sensor - das Ohr mit seinen nachgeschalteten Verarbeitungsebenen - ist immer aktiv, auch im Schlaf. Schall wird zu Lärm, wenn er Störungen, Belästigungen, Beeinträchtigungen oder Schäden hervorruft. Ein Übermaß an Schall, in Stärke und Dauer, beeinträchtigt nicht nur das subjektive Wohlempfinden, sondern kann zu nachhaltigen gesundheitlichen Beeinträchtigungen  und Schäden führen. Umweltlärm wird als der Umweltfaktor angesehen, der wahrscheinlich die meisten Europäer nachteilig beeinflusst. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 01/2009.

Überwachung der akustischen Qualität des Straßennetzes mittels Reifen-Torus-Messungen

Beim Fahren eines Kraftfahrzeugs wechselwirken die Reifen mit der Fahrbahn. Die Reifen werden zu Schwingungen angeregt und Schall wird abgestrahlt. Reifenschwingungen erzeugen im Innenraum des Reifens ein Geräusch, das sogenannte Torusgeräusch. Dieses kann störungsfrei und geschützt von äußeren Einflüssen gemessen werden und gibt Auskunft über den akustischen Zustand der Deckschichten, welcher einen wesentlichen Einfluss auf die Höhe des Geräuschpegels hat. Diese Messungen werden auch als akustische Torus-Messungen (ATM) bezeichnet. Der in diesem Bericht vorliegende Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für akustische Torus-Messungen (E TP ATM) beschreibt ein Verfahren, wie ATM durchzuführen sind. Veröffentlicht in Texte | 37/2023.

Lärmwirkungen von Infraschallimmissionen

Die akustische Belastung der Menschen verändert sich. Wachsende Mobilität, steigender Siedlungsdruck und die Energiewende tragen zu neuen Umweltbedingungen bei. Hierzu zählen auch Geräusche von technischen Anlagen, die tieffrequenten Schall einschließlich Infraschall emittieren. Infraschall kennzeichnet auf Grund seiner Schallwellen im Frequenzbereich unter 20 Hertz die Eigenschaft, dass er definitionsgemäß außerhalb des für den Menschen mit dem Gehör wahrnehmbaren Bereichs liegt. Das Forschungsvorhaben untersucht mit Hilfe einer Laborstudie den Zusammenhang zwischen der kurzzeitigen ⁠ Exposition ⁠ durch verschiedene Infraschallgeräusche und akuten körperlichen Reaktionen sowie dem Lästigkeitsempfinden. Veröffentlicht in Texte | 163/2020.

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