Erfassung des Regeneinschlags auf See mit piezokeramischen Sensoren

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Zur Untersuchung regeninduzierter Meeresoberflächenprozesse, insbesondere der Grundgeräuschanregung und der Rauhigkeitsanregung kurzer Oberflächenwellen, wurde ein für Bojeneinsatz geeignetes Regenmessverfahren entwickelt. Der piezokeramische Regensensor beruht auf dem Prinzip der Impulsübertragung bei Tropfenaufschlag. Die Eignung des Sensors zur Messung von Regen hinsichtlich Regentropfengrößenverteilung, Regenrate und Regenimpulsfluss wird dargelegt. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und theoretische Untersuchungen verdeutlichen die dynamischen Prozesse beim Tropfenaufschlag an der Seeoberfläche, die für Wellendämpfung, Rauhigkeitsanregung und Grundgeräuschanregung relevant sind. Die tropfengroßenabhängigen Unterschiede werden diskutiert. Neben der Untersuchung der Wellendämpfung durch Regen wurde die Anregung von Meeresrauhigkeit durch In-situ-Messungen im Frequenzbereich von 3 Hz bis 30 Hz erforscht. Messungen zur Regengerauschanregung zeigen, dass neben dem Tropfenaufschlag Geräusche auch Blasen erzeugt werden, die bei ihrer Resonanzfrequenz mehr akustische Energie abstrahlen können als die vom Tropfenaufschlag. Allerdings ist die akustisch abgestrahlte Energie um fünf Größenordnungen und mehr geringer als die kinetische Tropfenenergie, die in die Meeresoberfläche eingetragen wird.