Die Dynamik der „Akustischen Blase"

Warum pauschale Reichweitenmodelle in der Bioakustik scheitern

In der bioakustischen Forschung und bei Gutachten (z. B. für Windkraftanlagen) wird oft mit festen Radien oder statischen Erfassungsreichweiten gerechnet. Unsere kontinuierlichen Feldmessungen mit dem NEXUS-System belegen jedoch: Die Erfassungsreichweite eines Ultraschall-Mikrofons – die sogenannte Akustische Blase – ist kein starrer Wert, sondern atmet dynamisch mit den mikroklimatischen Schwankungen des Habitats.

Ein persönlicher Hinweis zur Entstehung dieses Projekts:

Als ich den NEXUS entwickelte und die ersten Messreihen zur atmosphärischen Dämpfung (alpha) startete, geschah dies völlig unvoreingenommen. Ich wusste zu diesem Zeitpunkt nichts von den theoretischen Modellen oder Fachpublikationen der akademischen Fledermausforschung. Der Impuls entstand rein aus Beobachtungen im Feld und dem Wunsch, schallphysikalische Phänomene am Detektor messtechnisch greifbar zu machen.

Umso faszinierender war die spätere Entdeckung: Die Messergebnisse des NEXUS decken sich bis ins Detail mit den Erkenntnissen führender Fachleiter und schließen eine langjährige Lücke zwischen Theorie und Feldpraxis.

Dass diese mikroklimatische Variabilität in der Praxis massiv unterschätzt wird, unterstreicht der Blick auf drei zentrale Meilensteine der akademischen Schallekologie:

1. Die Physik im Klimawandel: Luo et al. (2013)

Bereits 2013 zeigten Luo und sein Team über mathematische Modellrechnungen, wie stark sich ändernde Umgebungstemperaturen und Luftfeuchtigkeiten auf die Dämpfung (alpha) von Fledermausrufen auswirken. Sie wiesen nach, dass klimatische Schwankungen die schallphysikalische Reichweite von Echoortungsrufen direkt beschränken.

  

2. Das Plädoyer für atmosphärische Korrektur: Goerlitz (2018)

In seiner Arbeit adressierte Goerlitz die Bioakustik-Community direkt: Reichweite ist keine Eigenschaft des Mikrofons, sondern das Resultat aus Quellschalldruck, Orientierung, Hintergrundrauschen und der atmosphärischen Schalldämpfung. Er forderte praxistaugliche Methoden, um den temperatur- und feuchteabhängigen Dämpfungsfaktor (alpha) bei Erfassungen endlich systematisch einzurechnen.

3. Die starre Biologie der Tiere: de Framond et al. (2023)

Eine entscheidende Frage blieb: Kompensieren Fledermäuse diesen Schalledämpfungsverlust, indem sie bei ungünstigen Wetterlagen einfach lauter rufen? 

de Framond et al. untersuchten dies empirisch an mitteleuropäischen Arten. Das Ergebnis: Die Tiere passen ihr Rufverhalten bei atmosphärischen Dämpfungsänderungen nicht dynamisch an. Sie rufen weitgehend unverändert weiter.

Was bedeutet die Synthese dieser drei Studien für die Praxis?

Aus dieser Dreier-Kette ergibt sich eine unumstößliche Konsequenz für die Feldforschung und die Auslegung von Monitoring-Systemen:

Der ungefilterte Physik-Effekt:

Weil Fledermäuse die Schalldämpfung biologisch nicht ausgleichen (de Framond et al. 2023), schlägt die von der Atmosphäre diktierte Dämpfung (Luo et al. 2013) zu 100 % ungefiltert auf die Erfassungsgeräte durch.

Gefahr durch starre Modelle:

Theoretische Reichweitenmodelle oder pauschale Schwellenwerte – wie sie etwa bei Abschaltalgorithmen an Windkraftanlagen eingesetzt werden – führen in heißen Sommerphasen oder trockenen Regionen zu systematischen Fehleinschätzungen.

Die Lösung durch NEXUS:

Um Erfassungsdaten oder Aktivitätsindizes korrekt einzustufen, muss das Mikroklima (Temperatur, rel. Feuchte, Luftdruck) synchron am Sensor erfasst und der Dämpfungsbeiwert alpha (nach ISO 9613-1) in Echtzeit berechnet werden.

Das Reallabor Kroatien als Blick in die deutsche Zukunft:

Genau aus diesem Grund nutze ich aktuell meinen Aufenthalt an der kroatischen Adriaküste (Nin) für intensivste 24-Stunden-Messungen mit dem NEXUS. Die dortigen mediterranen Extremwerte – trockene Hitze am Tag mit Temperaturen über 35°C und massive Sprünge der Luftfeuchtigkeit zur Nacht – bieten das perfekte Reallabor.

Damit erhebe ich nicht nur Daten für den Mittelmeerraum, sondern evaluiere eine direkte Korrelation:

Die aktuellen Extrembedingungen in Südeuropa zeigen uns präzise, welchen physikalischen Herausforderungen und atmosphärischen Dämpfungseffekten (alpha) die bioakustische Fledermausforschung und das WKA-Monitoring in Deutschland durch den fortschreitenden Klimawandel in den kommenden Jahren ausgesetzt sein werden.