Überhöhung des elektrischen Felds bei Blitzeinschlägen in hohe Objekte am Beispiel des Peissenberg-Turms

Abstract:
Bei einem Blitzeinschlag in ein hohes Gebäude erzeugt der Stromfluss über das Objekt eine zusätzliche Feldkomponente zu dem vom Blitzkanal abgestrahlten Feld. Die zusätzliche Feldkomponente erhöht das Feld gegenüber einem Blitzeinschlag in die Ebene. Diese Feldüberhöhung wird anhand der Blitzeinschläge in den Peissenberg-Turm (Deutschland) für den Entfernungsbereich von 10 km bis 1000 km untersucht. Für die rechnerische Simulation wird das Computerprogramm CONCEPT II eingesetzt, wobei der Blitzeinschlag mit dem sogenannten Transmission Line-Modell nachgebildet wird. Zunächst wird die Erde als idealleitende Ebene angenommen. Im nächsten Schritt wird dann der Einfluss der verlustbehafteten Erde untersucht. Für rasch ansteigende Blitzströme und relativ nahe Entfernungen bis 30 km ergibt sich eine Feldüberhöhung bis zu mehr als 100 %. Mit zunehmender Entfernung (s) und abnehmender Bodenleitfähigkeit (σ) nimmt die Feldüberhöhung stark ab, wogegen der Einfluss der Permittivität (ε) im Wesentlichen vernachlässigbar ist. Bei Entfernungen über 100 km beträgt die Feldüberhöhung typischerweise einige zehn Prozent. Dies deckt sich mit den Daten des europäischen Blitzortungssystems EUCLID, wobei sich eine mittlere Feldüberhöhung von etwa 20 % für den Peissenberg-Turm ergibt.