Приложение А (рекомендуемое). Метеорологическое окно и неопределенность измерений, зависящая от метеорологических условий

Приложение А
(рекомендуемое)

Метеорологическое окно и неопределенность измерений, зависящая от метеорологических условий

А.1 Метеорологические условия и неопределенность измерений

Изменчивость уровней шума при измерениях зависит от метеорологических условий. В настоящем приложении они характеризуются радиусом кривизны траектории звука. Приведенные в приложении значения стандартного отклонения ослабления звука действительны для определенных метеорологических условий. Эти значения не могут быть использованы при долгосрочном усреднении уровня шума, когда звук распространяется при изменяющихся условиях. Настоящее приложение применимо в случае, когда продолжительность измерений составляет от 10 мин до нескольких часов.

А.2 Характеристика метеорологических условий

При близком к горизонтальному распространении звука радиус кривизны траектории звука R, км, может быть определен по формуле

,

(А.1)

где - скорость звука в воздухе, м/с, равная , где = 20,05 м/с/;

u - компонента скорости ветра в направлении распространения звука, м/с;

= м/с/;

- абсолютная температура воздуха, К;

z - высота над землей, м.

По разности температур воздуха и скорости ветра на высоте 10 и 0,5 м над землей значение R, км, может быть приблизительно определено по формуле

,

(А.2)

где - разность температур воздуха на высоте 10 и 0,5 м, K;

- разность скоростей ветра на высоте 10 и 0,5 м соответственно, м/с;

- угол между направлением ветра и направлением от источника шума к микрофону.

А.3 Благоприятные условия распространения звука

Радиус кривизны траектории звука R, который зависит от среднего градиента ветра и температуры, является наиболее важным фактором, определяющим условия распространения звука. При положительном значении R звуковой луч искривляется вниз (например, при распространении звука по ветру). Такие условия распространения звука часто называют благоприятными, так как при них уровни звукового давления на месте измерения высокие.

Примечания

1 Температурная инверсия случается, например, ночью при облачном покрове менее 70%.

2 R = соответствует прямолинейному распространению звука (безветрие, однородная атмосфера); отрицательное значение R соответствует искривлению звукового луча вверх (например, при распространении против ветра или в тихий летний день).

А.4 Оценка радиуса кривизны траектории распространения звука при благоприятных условиях и неопределенности измерений, зависящей от метеорологических условий

Для проведения измерений в любых погодных условиях для соблюдения условия (2) в 7.1 при расстоянии до источника шума около 50 и до 100 м требуется высота микрофона более 5 м и более 10 м соответственно. При измерениях с наиболее типичной высотой микрофона следует руководствоваться рисунком А.1, на котором указан радиус кривизны для благоприятных условий распространения звука и соответствующее стандартное отклонение результатов измерений вследствие вариации метеорологических условий при распространении звука над пористой землей, например покрытой травой. Указанные на рисунке значения величин неприменимы для долгосрочных измерений.

На рисунке А.1 показаны различия между так называемыми "высокой" и "низкой" ситуациями в зависимости от высот источника шума и микрофона над землей. Ситуация "высокая" имеет место, когда микрофон и источник шума расположены на высоте 1,5 м или более. Если источник шума расположен на высоте менее 1,5 м, то для ситуации "высокая" микрофон должен быть размещен на высоте 4 м или более. Если высота источника над землей менее 1,5 м, а высота микрофона от 1,5 м или менее, то имеет место ситуация "низкая". В ситуации "низкая" требования к метеорологическим условиям при измерении более жесткие, чем при ситуации "высокая".

Таким образом, соответствующая ситуация имеет место при следующих условиях:

- "высокая": 1,5 м и 1,5 м или

< 1,5 м и 4 м;

- "низкая": < 1,5 м и 1,5 м.

Если поверхность земли между источником шума и точкой измерений твердая, то стандартным отклонением из-за метеорологических условий можно пренебречь, поскольку не образуется акустическая тень источника, т.е. дБ при расстоянии до 25 м для ситуации "низкая" и до 50 м для ситуации "высокая".

Примечания

1 Указанные условия основаны на данных измерений. Обычно эти данные получают при измерениях на высоте 4 м или выше, если они не получены для высоты микрофонов 1,5 или 2 м.

2 Рисунок А.1 действителен для местности без экранирующих препятствий. В настоящее время нет количественной информации для экранированных точек измерений или для поверхности земли со сложным рельефом. Поэтому пока рекомендуется пользоваться рисунком А.1 также и в случае экранирования, относя экранированную точку к ситуации "низкая".

"Рисунок А.1 - Радиус кривизны траектории звука R и соответствующая неопределенность измерений из-за метеорологических условий, выраженная через стандартное отклонение , дБ, для различных комбинаций расстояния и высоты пары "источник шума - микрофон" над пористой землей"

Для дорог и других протяженных источников шума кривизна траектории звука должна быть определена в проходящей через микрофон вертикальной плоскости, перпендикулярной к оси дороги (или перпендикулярной к наибольшему характерному размеру источника, если это применимо). Среднее направление ветра должно лежать в пределе угла 60° к перпендикуляру, опущенному из точки измерений на дорогу. Эффективное расстояние от источника шума до микрофона определяют вдоль биссектрисы угла между направлением средней скорости ветра и указанным перпендикуляром (рисунок А.2).

"Рисунок А.2 - Благоприятные условия распространения звука от дороги и эффективное расстояние d между источником шума и микрофоном"

А.5 Указания для случая, когда кривизна траектории звука соответствует рисунку А.1

На рисунках А.3 и А.4 показаны зоны, характеризующие условия распространения звука для каждого месяца года (месяцы указаны на горизонтальной оси рисунков) в зависимости от времени дня (время указано на вертикальной оси) и высоты солнца и, следовательно, от температурного градиента, находящихся в известных пределах. Зона А соответствует высоте солнца над горизонтом от 40° до 60°; зона В - от 25° до 40°; зона АА (рисунок А.4) - высоте более 60°.

Рисунки А.3 и А.4 соответствуют распространению звука над городской и сельской территориями (травой, одиночными деревьями и отдельно стоящими группами жилых домов).

В таблице А.1 указаны наименьшие составляющие скорости ветра в направлении распространения звука (далее - компонента скорости ветра), при которых обеспечен радиус кривизны траектории звука менее минус 10 км и плюс 10 км для ситуаций "высокая" и "низкая" соответственно. Требуемые компоненты скорости ветра зависят от плотности облачного покрова.

Зона А соответствует "середине летнего дня". При плотной и толстой облачности при компоненте скорости ветра 1,3 м/с обеспечено значение R < 10 км. При легкой облачности или ясной погоде при компоненте скорости ветра 2,7 м/с или более, чтобы обеспечить R < 10 км для ситуации "низкая", необходимо расстояние между источником шума и микрофоном более 25 м.

"Рисунок А.3 - Временные интервалы, когда высота солнца в зависимости от месяца года и, следовательно, температурный градиент находятся в известных пределах (для 56° северной широты. Для других широт - см. рисунок А.4)"

Примечания

1 Рисунок А.3 и таблица А.1 соответствуют 56° северной широты.

2 Для других широт - см. рисунок А.4.

Таблица А.1 - Требования, обеспечивающие радиус кривизны траектории звука R менее минус 10 км и плюс 10 км соответственно в зависимости от времени дня и облачности

Временная зона, соответствующая определенному времени дня	Облачность	Наименьшая компонента скорости ветра на высоте 10 м над землей, м/с
		R < -10 км (ситуация "высокая", d > 50 м)	R < 10 км (ситуация "низкая", d > 25 м)
А	8/8 (сплошная плотная)	0,4	1,3
	6/8 - 8/8 (разорванная и до сплошной)	1,2	2,0
	Менее 6/8 (разорванная и до рассеянной)	2,0	2,7
В	8/8	0,2	1,2
	6/8 - 8/8	0,9	1,7
	Менее 6/8	1,6	2,3
С	8/8	0	0,9
	6/8	0,3	1,3
	Менее 4/8 (разорванная с большими просветами и до рассеянной)	0,8	1,7
Ночь	6/8 - 8/8	0,1	Более 0,5
	Менее 6/8	Скорость ветра более 2 м/с, компонента скорости ветра 0,1 м/с
D	Измерения только вблизи источника шума
Примечание - В таблице приведена международная классификация облачности. Рассеянной облачности 1 - 4 балла по международной классификации соответствует облачность 1 - 5 баллов по отечественной классификации. Аналогично разорванной облачности 5 - 7 баллов и сплошной облачности 8 баллов соответствуют 6 - 9 и 10 баллов.

Зона В соответствует утренним и послеполуденным летним часам и около полудня весной и осенью. Например, условие R < 10 км может быть обеспечено при компоненте скорости ветра 2,3 м/с при облачности 6/8. Зона С включает в себя более поздние дневные часы, чем указаны для зоны А или В. Условие R < 10 км может быть обеспечено при компоненте скорости ветра 1,7 м/с при облачности 4/8.

Зона D соответствует интервалам продолжительностью 1,5 ч от восхода и 1,5 ч до захода солнца. В течение этих часов может быть большое местное изменение температуры и не рекомендуется выполнять чувствительные к метеорологическим условиям измерения, если только такие условия не установлены в специальных случаях.

Ночью (черная зона на рисунках А.3 и А.4) требуется малая компонента скорости ветра, когда облачность более 6/8. Если облачность менее 6/8, то может быть большой местный температурный градиент и требуется компонента скорости ветра 2 м/с или более, чтобы избежать особых эффектов, таких как фокусировка (усиление) звука при инверсии.

"Рисунок А.4 - Временные интервалы, когда высота солнца и, следовательно, температурный градиент находятся в известных пределах в зависимости от широты"

Примечание - Данные для рисунка А.4 собраны для северной широты приблизительно 56° и распространены на другие широты. Данных о требуемой компоненте скорости ветра в зоне АА в настоящее время недостаточно.