天气对环境噪声测量有什么影响？

BK声学与振动 · 发表于 2019-3-22 18:01

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客户要求在下周前拿到报告，但你还在等待一个适合测量的天气。由于天气常常不随人愿，尤其是在有截止时间的情况下，因此天气条件不时被忽视就不足为奇，顾问需采取实用性方法。

一系列随时间变化的气象与大气因素共同影响声音的传播。实际上，任何指定测量点的测量结果均取决于测量时的天气条件。

本文通过现场实际测量来描述天气条件对噪声级的影响，从而提高对气象学在噪声测量中的重要性的认识。

噪声传播理论

噪声本质上是一种声波，如果具有各向同性，将从声源向所有方向均匀辐射。由于存在几何弥散，收声位置离声源越远，收到的噪声级越小。在无任何大气变化的情况下，距离每增大一倍，收到的噪声级将减小6 dB。在下列因素开始影响声音的传播之前，该规律始终正确。

图1

接收者与声源的距离

需考虑的最重要因素是接收者与声源的距离。在许多室外噪声评估中，噪声敏感型接收者与声源较近，在这种情况下，气象因素对测量的影响可忽略。但怎样的距离才算较近？这在目前还没有固定的规则，但ISO 1996-2:2007标准提供了利用声源和接收者的高度与声源和接收者之间的距离计算结果不确定度的公式与参考表格。

风速与风向

风速与风向是影响测量的重要因素，即使测量时间较短。从噪声源向测量位置流动的风会增大噪声级，风力越大，影响越大，直至风本身成为主要噪声源。因此，法律规定了可接受的风速与风向限值或就可接受的风速与风向提供了建议。

风速梯度

风速梯度由地面与风之间的摩擦造成，因此，海拔越高，风速越大，使声音“集中”在声源的顺风侧，而在逆风侧形成“阴影”。在顺风侧，声压级可能会增大几分贝，具体取决于风速，但在逆风或侧风处测量时，声压级会下降20 dB以上，具体取决于风速和距离。因此，最好顺风测量即偏差较小，测量结果代表保守的“最差状况”。

温度梯度

距离较长时，温度梯度同样会影响声音的传播（图3）。在典型的晴天下午，地面附近的气温最高，离地面越远，气温越低，这使得声波朝上向远离地面的方向折射，导致听众位置的噪声级减小。在晚上，这种温度梯度正好相反，离地面越近，气温越低。这种状况通常称为逆温现象，使声音朝下向地面弯曲，因而听众位置的声压级较高。与风速梯度类似，距离较大时，温度梯度也会影响声音的传播。

图2：温度梯度的影响：典型的白天与夜晚场景。环境噪声，Brüel & Kjær 2001

大气衰减

音乐会的传播距离极远：高频声衰减，听到的残余声音中大部分是低沉的贝斯声。大气衰减是改变空气中音频成分的物理因素。图4展示了该效应。在大多数环境评估中，鉴于距离与涉及的频率较小，该因素可忽略。

图3：空气传播声音随距离和频率的衰减环境噪声，Brüel & Kjær 2001

绝对温度与湿度

温度与湿度会对声音测量产生影响。在15℃下，如果相对湿度从80%减小到20%，离声源800 m处的声压级会减小3 dB（频率100 Hz）。尽管湿度变化缓慢，但会影响测量的重复性。

在80%的相对湿度下，如果温度从15℃升高到30℃，离声源800 m处的声压级会减小3 dB（频率100 Hz）。这种数量级的温度变化在24小时内并不常见。

不同的国家标准可能对环境噪声测量时如何处理天气的影响有不同的规定，因此请参阅您的当地标准，了解更多信息。

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