How weather affects environmental noise measurements

Come le condizioni atmosferiche influenzano le misurazioni del rumore ambientale

Il committente desidera ricevere il report entro la prossima settimana e tu stai aspettando che si presentino le condizioni atmosferiche adatte per poter svolgere le misurazioni. Nella realtà dei fatti, i requisiti meteorologici spesso sono difficili da rispettare, in particolare se hai una scadenza. C’è da aspettarsi che a volte i requisiti meteo vengano ignorati. I consulenti in acustica devono avere un approccio pragmatico.

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DAL FONOMETRO ALL’ACOUSTIC CAMERA

Molti fattori meteorologici e atmosferici che variano in funzione del tempo, si combinano influenzando la propagazione del suono. Effettivamente, in ogni singolo punto di misurazione, il risultato ottenuto dipende dalle condizioni atmosferiche al momento della misurazione stessa.

Basato sulle esperienze dirette di misurazioni sul campo, questo articolo fornisce una panoramica chiara in merito all’effetto delle condizioni atmosferiche sui livelli di rumore, per rendere consapevole il lettore dell’importanza della meteorologia nelle misurazioni del rumore.

TEORIA DELLA PROPAGAZIONE DEL RUMORE

Il rumore è essenzialmente un’onda sonora che, se isotropica, si irradia verso l’esterno in modo uniforme verso tutte le direzioni a partire dalla sorgente. I livelli di rumore diminuiscono man mano che aumenta la distanza tra la sorgente e il ricevitore; si tratta di un fenomeno dovuto alla dispersione geometrica. In assenza di qualsiasi forma di variazione atmosferica, il suono diminuisce di 6 dB ad ogni raddoppio della distanza. Questa legge è veritiera a meno che non ci siano fattori, come quelli descritti di seguito, che iniziano a influenzare la propagazione.

Noise levels decrease as the distance increases between the source and the receiver

Figura. 1

DISTANZA DALLA SORGENTE AL RICEVITORE

Il fattore più importante da considerare è la distanza dalla sorgente al ricevitore. Per molte valutazioni del rumore, i ricevitori sensibili al rumore sono relativamente vicini alla sorgente e, in questo caso, i fattori meteorologici hanno un effetto trascurabile. Ma quanto vicini? Non esiste una regola assoluta, tuttavia la norma ISO 1996-2:2007 presenta una formula e una tabella per il calcolo dell’incertezza risultante, in base alle altezze della sorgente e del ricevitore e della distanza tra di essi.

Distance from source to receiver table

VELOCITÀ E DIREZIONE DEL VENTO

La velocità e la direzione del vento, persino su brevi lassi di tempo, rappresentano fattori importanti che influenzano le misurazioni. Se il vento soffia nella direzione che va dalla sorgente del rumore al luogo di misurazione, i livelli aumentano, e più forte è il vento maggiore sarà l’effetto, finché il vento non diventa così turbolento che esso stesso diventa la fonte di rumore dominante. Pertanto, la legislazione pone dei limiti o impartisce raccomandazioni sull’accettabilità della velocità e della direzione del vento.

GRADIENTI DI VENTO

I gradienti di vento sono provocati dall’attrito tra il terreno e il vento. Pertanto, le velocità del vento aumentano con l’altitudine, incurvando il percorso del suono per “concentrarsi” verso il lato sottovento, e creano così una “ombra” sul lato sopravvento della sorgente. Sottovento, il livello potrebbe aumentare di alcuni decibel, in base alla velocità del vento. Tuttavia, misurando sopravvento o sottovento, il livello può scendere di oltre 20 dB, in base alla velocità del vento e alla distanza. Ecco perché la misurazione sottovento è preferibile - la deviazione è minore e il risultato è un conservativo “caso peggiore”.

GRADIENTI DI TEMPERATURA

I gradienti di temperatura nell’atmosfera influenzano allo stesso modo la propagazione del suono sulle lunghe distanze (Figura 3). Durante un tipico pomeriggio assolato, l’aria è più calda vicino al terreno, con una temperatura che diminuisce man mano che aumenta l’altitudine. Ecco perché le onde sonore sono rifratte verso l’alto, lontano dal terreno. Questo fa sì che, nella posizione di chi ascolta, arrivino livelli di rumore più bassi. Durante la sera, questo gradiente di temperatura si inverte, così si hanno temperature più basse vicino al terreno. Questa condizione, spesso chiamata inversione di temperatura, fa sì che il suono si incurvi verso il basso avvicinandosi al terreno, facendo arrivare livelli di rumore più alti nella posizione di chi ascolta. Come i gradienti di vento, i gradienti di temperatura possono influenzare la propagazione dei suoni sulle lunghe distanze.

Temperature gradients

Figura. 2: Effetto dei gradienti di temperatura - giornata tipica e scenari serali. Rumore ambientale, Brüel & Kjær 2001

ATTENUAZIONE ATMOSFERICA

Tutti hanno ascoltato un concerto da una grande distanza: le alte frequenze si attenuano e ciò che domina il suono rimanente sono i bassi smorzati. L’attenuazione atmosferica è un fattore fisico che cambia il contenuto di frequenza del suono nell’aria. La figura 4 illustra questo effetto. Nella maggior parte delle valutazioni ambientali, a causa delle distanze e delle frequenze interessate, questo fattore è trascurabile.

Attenuation of sound in air as a function of distance and frequency

Figura 3: L’attenuazione del suono nell’aria in funzione della distanza e della frequenza. Rumore ambientale, Brüel & Kjær 2001

TEMPERATURA E UMIDITÀ ASSOLUTA

slm-icon-3-2245DAL SEMPLICE ALL'AVANZATO
FONOMETRO & MISURATORE DI VIBRAZIONE

La temperatura e l’umidità assolute influenzano le misurazioni del suono. Con una temperatura fissa di 15 °C, una diminuzione dell’umidità relativa dall’80 al 20% fa diminuire il livello sonoro in corrispondenza di un ascoltatore che si trova a 800 m dalla sorgente del rumore di 3 dB (a 1000 Hz). Nonostante l’umidità cambi lentamente, questo è un fattore che influenza la ripetibilità delle misurazioni.

Fissando l’umidità relativa all’80%, un aumento della temperatura da 15 a 30 °C farebbe diminuire il livello sonoro a 800 m dalla sorgente del rumore di 3 dB (a 1000 Hz). Variazioni di temperatura di quest’ordine di grandezza sono comuni nell’arco di un periodo di 24 ore.

Le normative nazionali possono variare nel modo in cui deve essere trattato l’effetto delle condizioni atmosferiche; si consiglia di consultare le normative locali per ulteriori informazioni.