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Aircraft noise-induced annoyance in the vicinity of Cologne/Bonn Airport - The examination of short-term and long-term annoyance as well as their major determinants

Bartels, Susanne (2014)
Aircraft noise-induced annoyance in the vicinity of Cologne/Bonn Airport - The examination of short-term and long-term annoyance as well as their major determinants.
Technische Universität Darmstadt
Ph.D. Thesis, Primary publication

Dissertation_Susanne Bartels_Aircraft noise annoyance CGN.pdf
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Item Type: Ph.D. Thesis
Type of entry: Primary publication
Title: Aircraft noise-induced annoyance in the vicinity of Cologne/Bonn Airport - The examination of short-term and long-term annoyance as well as their major determinants
Language: English
Referees: Vogt, Prof. Joachim ; Höger, Prof. Rainer
Date: 2014
Place of Publication: Darmstadt
Date of oral examination: 15 September 2014

In the light of a continuously growing air traffic and a presumably resulting impairment of the quality of life of airport residents, the present doctoral thesis aims at the extensive investi-gation and description of short-term and long-term annoyance induced by aircraft noise in the vicinity of Cologne/Bonn Airport, Germany. This thesis was written in the framework of the European project COSMA (Community Oriented Solutions to Minimise Aircraft noise annoyance). A telephone study with 1,262 residents (M = 58.6 years, SD = 15.5, 61.8 % female) as well as an in-depth study in the field with further 55 residents (M = 45.7 years, SD = 14.3, 61.8 % female) were conducted. On the basis of these results, an attempt was made to identify measures to reduce community annoyance. The telephone survey in summer 2010 focused on the examination of the status quo of community annoyance due to aircraft noise during the past 12 months (= long-term annoyance). Likewise, the study aimed at the identification of the key variables that determine the annoyance judgment in addition to the equivalent continuous noise level. A further purpose of the telephone survey was the preparation of the subsequent field study conducted in summer/autumn 2011. The telephone survey was run in six areas exposed to an equivalent aircraft noise level between 40 and 55 dB(A). The aircraft noise exposure of the examination areas was oper¬a-tionalized by the A-weighted energy equivalent sound pressure level (LAeq) for the six busiest months of the year. The LAeq-values were extracted from a current noise contour map. Since at Cologne/Bonn Airport air traffic, and in particular freight traffic, is operated also at night, not only the general annoyance but the annoyance at night, i.e., between 22:00 and 06:00 hours, was examined as well. Aircraft noise-induced annoyance was assessed by means of a semantic five-point scale recommended by the International Commission on the Biological Effects of Noise (ICBEN). In addition, an open format question was applied to gain information about times of day when the aircraft noise is particularly annoying. Diverse personal and situational factors were examined regarding their effect on annoyance. In a multiple-stage process using the multiple linear regression approach, a prediction model for aircraft noise annoyance was developed both for general and night-time annoyance. A comparison of the annoyance data obtained in the vicinity of Cologne/Bonn Airport to the European standard exposure-response curve clearly indicated an increase of the percentage of highly annoyed individuals at a given noise level. Respondents reported particular high annoyance due to aircraft noise for the late evening and night. The variables found to signifi-cantly contribute to long-term annoyance ratings comprise the LAeq as well as the following non-acoustical predictors: a) the belief that the airport could take actions to improve the residents’ situation, b) the perception of negative aspects of the local airport and air traffic, c) carrying out measures to cope with the noise, d) the general attitude towards the airport, e) the satisfaction with the residential area, f) the respondent’s environmental conscience, g) the general sensi¬tivity to noise as well as h) the degree of urbanization of the investigated areas, and i) the presence and evaluation of domestic noise insulation. Night-time annoyance was predicted by the same variables as general annoyance and the size of the effect of the single predictors was compa¬rable. The ten predictors explained 54.8 % of the variance in the general annoyance ratings and 52.3 % of the variance in the night-time annoyance ratings. Whereas a number of prior surveys focused on the examination of long-term annoyance due to aircraft noise, only very few studies examined short-term annoyance in the field. There-fore, the main purpose of the in-depth field study subsequent to the telephone survey was to inves¬tigate the contribution of a wide range of acoustical parameters and non-acous¬tical factors to aircraft noise-induced annoyance during the preceding hour. Further¬more, the field study aimed at the examination of the relation between daytime short-term annoyance, subjective sleep quality, and long-term annoyance. In addition, within the frame¬work of the present field study, the construct fairness that has been investigated mostly in the organi-zational and legal context by now was introduced to the context of aircraft noise exposure and annoyance in the field. The field study was run in two areas with an equivalent aircraft noise level above 50 dB(A). Over four days and nights, the sound pressure level was logged continuously. Thereby, 30 acous¬tical parameters could be derived. Besides prominent noise indicators, such as the LAeq, the number of aircraft noise events, or the maximum level, parameters were calculated which have not been considered thoroughly in previous field studies on annoyance. In particular, person¬alized parameters were included that take into account the outdoor levels as well as the attenuation due to the partic¬ipant’s whereabouts (outdoors vs. indoors) and different window positions. Simultaneously to the level recordings, participants repeatedly rated their annoy¬ance due to aircraft noise in the interval of one hour. Short-term annoyance in the preceding hour was assessed at daytime between the time the individuals got up and the time they went to bed. For the annoyance assessments, the semantic five-point scale recommended by the ICBEN was used that had been implemented in a stand-alone application on a netbook. Situational factors, such as the time of day and the activity carried out in the past hour, were ascertained in the course of these hourly assessments, too. In addition, the partici¬pants rated their subjective sleep quality for each of the four study nights. Further personal and rather time-invariant variables as well as the long-term annoyance due to aircraft noise in the past 12 months were surveyed in a supple¬mentary face-to face interview. Generalized Estimating Equations were applied to esti¬mate the impact of the acoustical parameters and non-acoustical factors on one-hour annoyance ratings. Several prediction models for short-term annoyance were developed and compared according to their model fit. The relation between short-term and long-term reactions to aircraft noise was assessed using the multiple linear regression approach. For the examination of fairness in the context of aircraft noise exposure, a new questionnaire was developed and evaluated. Three dimensions of the construct (distributive, procedural, and informational fairness) plus a global fairness judgment were tested on their correlation to long-term aircraft noise annoyance. The model which predicted short-term annoyance ratings most precisely contains the person¬alized LAeq for aircraft noise during the past hour, the number of aircraft noise events in total, and the number of aircraft noise events above a threshold of 70 dB(A). Moreover, this model considers the activity carried out mostly during the past hour, the respondent’s general sensitivity to noise, and the presence and evaluation of domestic noise insulation. A moderate relation was found between the average one-hour annoyance rating across the four study days and the general annoyance during the past 12 months. Furthermore, the field study results revealed that the contribution of the average subjective sleep quality during the study nights to long-term annoyance is equal to the contribution of the average short-term annoyance at daytime. The results of the fairness questionnaire showed that residents of Cologne/Bonn Airport perceive the allocation of aircraft noise and the airport-related decision-making as only slightly fair. The general belief that one is treated fairly with respect to aircraft noise was related higher to long-term annoyance than the score for any of the three fairness dimensions. The findings of the telephone and field study stress the importance of the number of aircraft noise events besides the LAeq as well as the impact of personal and situational factors for the prediction of aircraft noise-induced annoyance. Whereas for long-term annoyance, the influence of the personal factors is prevailing, for short-term annoyance, the situational and acoustical variables are decisive. Furthermore, the findings suggest that the long-term annoy-ance rating does not reflect merely an average rating across several different noise situ¬ations. With regard to the status quo of community annoyance due to aircraft noise, the conclusion is that the current European standard dose-response curve needs to be updated as it seems to underestimate the percentage of highly annoyed residents. Moreover, the results emphasized the high contribution of nocturnal annoyance and disturbance due to aircraft noise to general long-term annoyance. For a reduction of the community annoyance, not only acoustical and operational aspects of the aircraft noise exposure should to be improved. Likewise, a candid and truthful communication between the profiteers of the air traffic and the airport residents exposed to the noise needs to be estab¬lished to enhance the acceptance of the air traffic in the vicinity of the airport.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Vor dem Hintergrund eines stetig wachsenden Flugverkehrsaufkommens und den damit einher¬gehenden Beeinträchtigungen der Lebensqualität von Flughafenanwohnern befasst sich die vorliegende Doktorarbeit sowohl mit der langfristigen als auch mit der kurzfristigen Belästigung durch Fluglärm im Umfeld des Flughafens Köln/Bonn. Die Arbeit wurde im Rahmen des EU-Projektes COSMA (Community Oriented Solutions to Minimise Aircraft noise annoyance) erstellt, wobei eine Telefon¬studie mit 1.262 Anwohnern (M = 58,6 Jahre, SD = 15,5, 61,8 % weiblich) sowie eine Vertie¬fungsstudie im Feld mit weiteren 55 Anwohnern (M = 45,7 Jahre, SD = 14,3, 61,8 % weiblich) durchgeführt wurden. Ziel war es, basierend auf den Ergebnissen dieser zwei Studien, Ansatz¬punkte für Maßnahmen zur Reduzierung der Fluglärmbelästigung zu finden. In der im Sommer 2010 durchgeführten Telefonstudie wurde der Status quo der Belästigung durch Fluglärm in den vergangenen 12 Monaten (= Langzeit¬belästigung) untersucht. Des Weiteren sollten diejenigen Variablen identifiziert werden, welche das Belästigungsurteil neben dem energieäquivalenten Dauerschallpegel im Wesent¬lichen bestimmen. Die Telefonstudie diente zudem der Vorbe¬reitung auf die sich im Sommer und Herbst 2011 anschließende Feldstudie. In sechs Gebieten mit einem Fluglärmpegel zwischen 40 und 55 dB(A) wurden Telefon-interviews geführt. Die Fluglärmbelastung war durch den A-bewerteten energieäquivalenten Dauerschallpegel (LAeq) für die sechs verkehrsreichsten Monate im Jahr definiert. Alle LAeq-Werte wurden einer aktuellen Lärmkonturkarte entnommen. Da am Köln/Bonner Flughafen aufgrund von Frachtverkehr nachts in der Regel eine sehr hohe Flugdichte herrscht, wurde neben dem allgemeinen Belästigungsurteil auch die Belästigung durch Fluglärm in der Nacht zwischen 22 und 6 Uhr erfragt. Die Fluglärmbelästigung wurde gemäß der Empfehlung der International Commission on the Biological Effects of Noise (ICBEN) mit Hilfe einer fünf-stufigen, semantischen Antwortskala erfasst. Zusätzlich ermöglichte eine offene Frage die Erhebung jener Tageszeiten, zu denen der Fluglärm aus Sicht der Betroffenen besonders belästigend ist. Eine Vielzahl personenbezogener wie auch situativer Faktoren wurde bezüglich ihres Einflusses auf die Fluglärmbelästigung untersucht. In einem mehrstufigen Prozess wurde mittels der linearen Regressionsanalyse ein Vorher¬sage¬modell sowohl für die allgemeine als auch für die nächtliche Belästigung durch Fluglärm entwickelt. Ein Vergleich der Köln/Bonner Belästigungsdaten mit den durch die Europäische Standard-Dosis-Wirkungs-Kurve vorhergesagten Werten zeigte einen deutlich höheren Anteil hoch belästigter Personen im Umfeld des Flughafens Köln/Bonn. Die Befragten fühlten sich besonders in den späten Abendstunden und während der Nacht durch den Fluglärm belästigt. Die Variablen, welche das Belästigungsurteil bestimmen, umfassen den LAeq sowie die neun nicht-akustischen Prädiktoren a) die Über¬zeugung, dass der Flughafen Maßnahmen ergreifen könnte, die einer Verbesserung der Situation der Flughafen¬anwohner dienen, b) die Wahr-nehmung von negativen Aspekten des lokalen Flughafens und Flugverkehrs, c) das Ausführen von Maßnahmen, um die Lärmbelastung bewältigen zu können, d) die allgemeine Einstellung gegenüber dem Flughafen, e) die Zufriedenheit mit dem Wohnumfeld, f) das Umwelt-bewusstsein, g) die allgemeine Lärmempfindlichkeit sowie h) der Urbanisierungsgrad des Unter¬suchungsgebietes und i) das Vorhandensein von Lärmschutzfenstern in der Wohnung und die Zufriedenheit damit. Die allgemeine und die nächtliche Langzeitbelästigung durch Fluglärm werden durch dieselben Variablen beeinflusst. Die Regressionskoeffizienten der einzelnen Prädiktoren waren in beiden Modellen vergleichbar. Die zehn oben aufgelisteten Variablen erklärten 54,8 % der Varianz in den allgemeinen Belästigungsurteilen und 52,3 % der Varianz in den Belästigungsurteilen mit Bezug auf die Nacht. Während sich eine Vielzahl bisheriger Studien auf die Untersuchung der Langzeit-belästigung durch Fluglärm konzentrierte, wurde die Kurzzeitbelästigung in der natürlichen Wohnumgebung der Betroffenen kaum erforscht. Das Hauptaugenmerk der Vertiefungsstudie im Feld lag daher auf der Analyse des Effekts verschiedener akustischer und nicht-akustischer Faktoren auf die Fluglärmbelästigung während kurzer Perioden, genauer während der voran-gegangenen Stunde. Ein weiteres Ziel der Feldstudie war die Untersuchung und Beschreibung des Zusammenhangs zwischen der Kurzzeitbelästigung am Tage, der subjektiven Schlafstörung in der Nacht und der Langzeitbelästigung. Darüber hinaus wurde das Konstrukt Fairness, welches bis dato vorwiegend im Rahmen organisations- und justizpsychologischer Forschung behandelt worden war, im Kontext der Fluglärmbelastung und –belästigung im Feld untersucht. Die Feldstudie wurde in zwei Gebieten mit einem energieäquivalenten Fluglärmpegel oberhalb von 50 dB(A) durchgeführt. Über vier Tage und Nächte hinweg wurde der Schalldruck¬pegel kontinuierlich aufgezeichnet. Anhand der Aufnahmen konnten 30 Lärm-parameter berechnet werden. Neben den gebräuchlichen Lärmindikatoren wie dem LAeq, der Anzahl an Überflugereignissen und dem Maximalpegel wurden Parameter einbezogen, die in vorherigen Studien nur wenig Beachtung fanden. Dazu zählen vor allem persönliche Lärmindikatoren, welche anhand von Informationen zum Außenpegel, zum Aufenthaltsort des Individuums, zur Fensterstellung und der daraus resultierenden Schalldämmung die Lärm-belastung am Ohr des Teilnehmers beschreiben. Parallel zu den kontinuierlichen Aufzeich-nungen des Schalldruckpegels bewerteten die Teilnehmer ihre Fluglärmbelästigung während der letzten Stunde. Diese Art der Kurzzeitbelästigung wurde tagsüber vom Aufstehen bis zum Zubett¬gehen zu jeder vollen Stunde erfasst. Die Probanden schätzten ihre Fluglärm¬belästigung mit Hilfe der fünfstufigen, semantischen ICBEN-Skala ein. Hierfür wurde eine nur wenige Minuten dauernde Befragung auf einem Laptop implementiert. Neben dem Belästigungsurteil wurden auch situative Faktoren wie die Tageszeit oder die Tätigkeit in der vergangenen Stunde erhoben. Zusätzlich schätzten die Teilnehmer jeden Morgen nach dem Aufstehen ihre Schlaf¬qualität in der zurückliegenden Nacht ein. Ein persönliches Interview erfasste in Ergänzung dazu über¬dauernde personenbezogene Variablen (demographische Daten, Einstellungen, Persön¬lichkeits¬eigenschaften) sowie die Langzeitbelästigung durch Fluglärm während der letzten 12 Monate. Mittels verallgemeinerter Schätzgleichungen (Generalized Estimating Equations) wurde der Effekt der einzelnen akustischen und nicht-akustischen Variablen auf die Kurzzeitbelästigung während einer Stunde analysiert. Mehrere Modelle für die Vorhersage der Kurzzeitbelästigung wurden entwickelt und hinsichtlich ihrer Anpassungsgüte verglichen. Die Beziehung zwischen subjektiven Kurzzeit- und Langzeitwirkungen des Fluglärms wurde unter Verwendung linearer Regressionsmodelle untersucht. Um das Konstrukt Fairness im Kontext von Fluglärm¬belastung und –belästigung erheben zu können, wurde ein neuer Frage¬bogen entwickelt und evaluiert. Drei Fairness-Dimensionen (distributive, prozedurale und infor¬mative Fairness) sowie ein globales Fairness-Urteil wurden anhand von Korrelationsanalysen auf ihren Zusammenhang mit der Langzeitbelästigung durch Fluglärm getestet. Das Modell, welches die Kurzzeitbelästigung durch Fluglärm am präzisesten vorhersagt, beinhaltet als akustische Prädiktoren den persönlichen Fluglärm-LAeq, die Gesamtzahl der Flug-lärmereignisse und die Anzahl an Fluglärm¬ereignissen mit einem Maximalpegel oberhalb von 70 dB(A) während der vergangenen Stunde. Darüber hinaus berücksichtigt dieses Modell als nicht-akustische Prädiktoren die Tätigkeit, die während der letzten Stunde vorwiegend ausgeführt wurde, die individuelle Lärmempfindlichkeit sowie das Vorhandensein von Schall-schutzfenstern und die Zufriedenheit der Befragten mit diesen. Das für jeden Probanden über die vier Studien¬tage gemittelte Kurzzeitbelästigungsurteil und die allgemeine Langzeit-belästigung durch Fluglärm korrelierten mittelhoch miteinander. Ferner zeigte sich, dass die über die vier Studiennächte gemittelte subjektive Schlafqualität die allgemeine Langzeit-belästigung in gleichem Maße vorhersagen kann wie die mittlere Kurzzeit¬belästigung am Tage. Die Ergebnisse der Fairness-Skalen verdeutlichen, dass die Anwohner des Flughafens Köln/Bonn die Verteilung des Fluglärms sowie die Entscheidungsprozesse und Kommunikation bezüglich des Flughafens und des lokalen Flug¬verkehrs als nur wenig fair empfinden. Die allgemeine Überzeugung, man werde im Hinblick auf den Fluglärm gerecht behandelt, zeigte höhere Korrelationen zur Langzeit¬fluglärmbelästigung als der Skalenwert einer der drei Fairness-Dimensionen. Die Ergebnisse der Telefon- und Feldstudie unterstreichen einerseits den großen Einfluss der Anzahl der Fluglärmereignisse neben dem energieäquivalenten Dauerschallpegel und anderer¬seits den beachtlichen Effekt personen- und situations¬bezogener Faktoren auf die Belästigung durch Fluglärm. Während in der Entwicklung der Langzeitbelästigung den personenbezogenen Eigen¬schaften eine höhere Bedeutung zukommt, wird das Kurzzeitbelästigungsurteil im Wesent¬lichen durch akustische und situationsbezogene Faktoren bestimmt. Die Ergebnisse der Arbeit deuten ferner darauf hin, dass die Langzeitbelästigung durch Fluglärm nicht dem bloßen Mittelwert der Kurzzeit¬belästigung über mehrere unterschiedliche Fluglärmsituationen gleich¬zusetzen ist. Bezüglich des Status quo der Langzeitbelästigung im Umfeld des Köln/Bonner Flughafens wird geschluss¬folgert, dass die derzeit von der Europäischen Kommission empfohlene Dosis-Wirkungs-Kurve den Anteil der durch Fluglärm hoch belästigten Anwohner unterschätzt. Jüngere Studien an anderen Flughäfen zeigen einen ähnlichen Trend. Eine Revision der Kurven erscheint daher erforderlich. Ferner verdeutlichen die Befunde der vorliegenden Arbeit den starken Zusammen¬hang zwischen nächtlicher Belästigung und Störung durch Fluglärm und dem allgemeinen Belästigungsurteil. Zudem legen die Ergeb¬nisse nahe, dass für eine effektive Reduzierung der Fluglärm¬belästigung in der Bevölkerung nicht allein die akustischen und operationellen Aspekte der Fluglärmbelastung verbessert werden müssen. Ergänzend sollte eine offene und vertrauensvolle Kommunikationskultur zwischen den Profiteuren des Flughafens einerseits und den vom Fluglärm betroffenen Anwohnern andererseits aufgebaut werden, um die Akzeptanz des Flugverkehrs in der Region zu erhöhen.

URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-41926
Classification DDC: 100 Philosophy and psychology > 150 Psychology
Divisions: 03 Department of Human Sciences
03 Department of Human Sciences > Institute for Psychology
Date Deposited: 20 Oct 2014 10:02
Last Modified: 09 Jul 2020 00:48
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/4192
PPN: 386820996
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