Untersuchung einer zitternden Buche im Wind
...ein rätselhaftes Verhalten kurz vor dem Bruch...
Eine große Rotbuche hat einen ausgehöhlten Stammfuß (vgl. Schalltomogramm). Nun wurden die Bewegungen des 30 m hohen Baumes im Wind gemessen. Bei ca. 90 km/h Böengeschwindigkeit am 2. Dezember zitterte der Baum.
Die Neigungsbewegungen waren extrem schnell und betrugen das 10-fache des tolerierbaren Neigungswinkels, den ein intakter Baum bei einer solchen Windgeschwindigkeit zeigen würde. Die Buche neigte sich fast 1,4°
Mit einem Zugversuch ließ sich das instabile Verhalten nachweisen. Der Baum hatte nur noch eine 0,6-fache Bruch- und eine 0,8-fache Standsicherheit gegenüber einer Orkanböe.
Die starken Bewegungen im Wind und die Ermittlung der niedrigen Sicherheitswerte können gut miteinander in Beziehung gebracht werden.
Eigenartig und bislang nicht zu erklären ist jedoch das schnelle Bewegungsmuster: Es wird eigentlich davon ausgegangen, dass Bäume im -quasistatischen Bereich- langer, großer und energiereicher Böenballen des Windes und im Bereich ihrer 1. Eigenresonanz versagen. Dieser Baum zitterte allerdings regelrecht in einem ungewöhnlich hohen Frequenzbereich, in dem sich üblicherweise keine so großen Bewegungsanteile messen lassen. Der Wind ist in diesem Frequenzbereich energiearm, da es räumlich kleine, kurze Turbulenzen sind.
Das bunte Bild zeigt die Bewegungsanteile in den verschiedenen Frequenzbändern (Fourier-Synthese). Die 1. Eigenresonanz im Bereich von 0,19 bis 0,42 Hz (rote Krickellinie über der gelben) war dabei eher weniger stark ausgeprägt.
Zudem bewegte sich der Baum nur auf einer Achse hin und her. Intakte Bäume schwingen eher langsamer in elliptischen Formen.
Aber: In dem Schwingungsverhalten drückt sich immer auch die Eigenart der schwingenden Struktur aus (wie bei einem Musikinstrument).
