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Flächendeckende Modellierung
Für die Belastungskarten der Modellierung wird die hochfrequente nichtionisierende Strahlung flächendeckend für die ganze Zentralschweiz modelliert. Grundlage dafür ist ein vereinfachtes Modell der Funkwellenausbreitung.
Eine physikalisch exakte Berechnung der elektromagnetischen Felder ist im Prinzip möglich. In der Praxis ist sie aber wegen des riesigen Aufwands für die Datenerfassung und der dafür benötigten grossen Rechenleistung nicht machbar - ausser für sehr kleine Gebiete.

Das Ausbreitungsmodell
Die verwendeten Berechnungsmethoden wurden ursprünglich für die Netzplanung von Mobilfunk- und Rundfunksendern entwickelt. Die Berechnungen berücksichtigen die technischen Daten der Sendeanlagen (Lage, Senderichtungen, Abstrahlungscharakteristik der Antennen, Frequenz, Sendeleistung), die Topografie sowie die Strahlendämpfung durch Gebäude.

Berücksichtigte Sendeanlagen
Bei der Modellierung werden die technischen Daten von festen Mobilfunk-, Funkruf- und Rundfunkanlagen verwendet. Die Angaben zu den Sendern stammen von den kantonalen Behörden, welche die Daten jeweils im Rahmen der Bewilligungsverfahren ermitteln (zu den technischen Daten gehört auch die Abstrahlcharakteristik der Sendeantennen - siehe Grafik links). Diese werden für Mobilfunkanlagen einmal jährlich aktualisiert mit Daten aus der Betriebsdatenbank des BAKOM.
Nur zum Teil integriert sind Mobilfunk-Basisstationen mit Sendeleistungen von kleiner oder gleich sechs Watt ERP (so genannte Mikrozellen), weil die technischen Daten dafür nur unvollständig vorhanden sind.
Nicht festgehalten wird die Strahlung von mobilen Endgeräten (Mobiltelefone, schnurlose Telefone), drahtlosen Anwendungen in der Informatik (WLAN, Funkmäuse und -tastaturen etc) und allgemein von allen Hausinstallationen und Geräten im Haus.
Die Magnetfelder von Hochspannungsleitungen (siehe rechte Grafik) werden in der Ausbreitungsrechnung nicht berücksichtigt. Es wird lediglich der Verlauf der Hochspannungsleitungen ab 100 kV angezeigt. Es fehlen jedoch die Hochspannungsleitungen der SBB, lediglich der Velauf der Fahrdrähte entlang der Eisenbahnlinien wird angezeigt. Eine grobe Schätzung, ab welcher Distanz der Anlagegrenzwert von 1 µT (Mikrotesla) überschritten sein könnte, kann hier eingesehen werden.


Abstrahlung einer Mobilfunkantenne, Quelle: BAFUMagnetfeld um eine Hochspannunsleitung, Quelle: BAFU


Die Belastungskarten
Die Belastungskarten werden für zwei verschiedene Auflösungen berechnet und dargestellt: flächendeckende Karten mit einer Auflösung von 25 Metern und kleinere Karten für die Siedlungsgebiete mit einer Auflösung von 5 Metern. In der Berechnung für die flächendeckenden Karten wird nur die Topografie, in den Karten für die Siedlungsgebiete werden auch die Gebäude berücksichtigt.
Die Berechnungen gelten für eine Höhe von 1.5 Metern über Boden. Innerhalb von Gebäuden werden keine Werte angezeigt.

Modelliert und dargestellt wird ein Durchschnittswert der Feldstärke, wie sie von sechs Uhr morgens bis zehn Uhr abends vorkommt. Es zählt also nicht die maximal mögliche Feldstärke bei voller bewilligter Sendeleistung, wie dies im Rahmen von Bewilligungsverfahren und Grenzwert-Kontrollen der Fall ist.

Die Belastungskarten werden mit dem Computermodell NISMap berechnet. Eine Beschreibung des Modells findet sich unter www.arias.ch.


Digitales Höhenmodell
Für die Topografie wird das digitale Höhenmodell mit einer Auflösung von 25 Metern (DHM25) der Swisstopo verwendet. Bei Berechnungen mit grösserer Auflösung für jene Karten, auf welchen auch die Gebäude ersichtlich sind, werden die Höhen der Geländeoberfläche entsprechend berücksichtigt.

Gebäude sind im Höhenmodell in zweierlei Hinsicht wichtig. Sie sind einerseits Hindernisse, an denen die Strahlung gedämpft, gebeugt oder reflektiert wird. Andererseits stehen sie für Orte, an denen sich Personen auch in höherer Lage, zum Beispiel im ersten Stock, und somit näher bei den Antennen aufhalten können. Die Ausbreitungsrechnung wird jedoch konstant für eine Höhe von 1.5 m über Boden durchgeführt. 

Die Dämpfung von Wellen an Dächern, Wänden und im Innern von Gebäuden ist sehr stark von der Geometrie (Lage von Fenstern, Dachluken) und vom Material abhängig: Metall dämpft sehr stark, Backstein nur zum Teil und Glas ist teils transparent. Im Modell ist es unmöglich, dies im Detail zu berücksichtigen. Für die Berechnung der Dämpfung werden deshalb «durchschnittliche» Werte für Wände, Dächer und das Gebäudeinnere verwendet.
Auch die Beugung der Wellen an Geländekanten (mit einem vereinfachten Modell) wird miteinbezogen. Beugung bedeutet, dass sich Wellen nicht nur geradlinig, sondern auch «um Hindernisse herum» ausbreiten können. Beugungseffekte sind umso stärker, je grösser die Wellenlänge der Strahlung ist (im Vergleich zur Dimension der Hindernisse).
Nicht im Modell berücksichtigt sind Reflexionen an Gebäuden. Im Innern von Gebäuden kann die Feldverteilung durch Reflexionen an Wänden und Mobiliar sehr komplex sein. Aus diesem Grund werden die Modellresultate im Innern von Gebäuden nicht angezeigt.

Die Gebäudedimensionen im Modell sind auf der Grundlage zweidimensionaler Grundrisspläne aus der amtlichen Vermessung berechnet. Diese Informationen sind ergänzt worden mit Höhenangaben aus diversen Quellen, unter anderem aus einem digitalen Oberflächenmodell. Alle Gebäude sind als «Klötzchen» gekennzeichnet. Die Gebäudedaten werden nur periodisch aktualisiert.


Karte des elektrischen Feldes von FunkanlagenDas verwendete Gebäude- und Geländemodell


Genauigkeit der Resultate
Um die Resultate der Modellierung zu überprüfen, werden jährlich an mindestens 150 zufällig gewählten Standorten im Freien Messungen der elektrischen Feldstärke durchgeführt. Vergleicht man die Modellergebnisse mit diesen Messresultaten, zeigt sich folgendes: Bei 73 % der Messpunkte ist die Übereinstimmung besser als ein Faktor 2 (nach oben oder unten) und an mehr als 95 % der Messpunkte ist sie besser als ein Faktor 4. Grundsätzlich ist die Übereinstimmung bei relativ hohen Feldstärken besser und weniger gut bei schwachen Feldstärken. In Einzelfällen sind aber auch grössere Abweichungen möglich, etwa wenn die Daten für ein Gebäude fehlen oder nicht richtig berechnet wurden.

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