Genehmigte Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) Fachbereich 3: Humanwissenschaften Institut für Psychologie 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 vorgelegt von Dipl.-Psych. Susanne Bartels (geb. Stein) geboren in Burgstädt Darmstadt, 2014 Hochschulkennziffer: D 17 Eingereicht am 08. Juli 2014 Disputation am 15. September 2014 Referent: Prof. Dr. Joachim Vogt, Technische Universität Darmstadt Korreferent: Prof. Dr. Rainer Höger, Leuphana Universität Lüneburg Für Emil, meine liebste „Lärmquelle” Acknowledgment I would like to express my gratitude to all the people who were on hand with help and advice for me during my doctoral project in the past years. My thanks go to my doctorate supervisor Professor Joachim Vogt for his excellent mentoring, for the freedom in the choice of my research topics, and for his helpful advice during both the conduction of the studies and the writing of my dissertation. I thank Professor Rainer Höger of Leuphana University, Lüneburg for agreeing to serve as the second examiner of my thesis. Furthermore, I would like to express my appreciation to my (former) colleagues of the department of Flight Physiology of the German Aerospace Center (DLR) in Cologne. A thank you to Dr. Mathias Basner who appointed me as doctoral student and who, thereby, laid the foundation of this thesis. I also thank Dr. Uwe Müller for the good collaboration, his expertise and his merits as leader of the Work Package 2 in the COSMA-project. In addition, I would like to thank Eva Hennecke, Helene Majewski, Dr. Franco Mendolia, Dr. Sibylle Pennig, Dr. Julia Quehl, Christina Samel, Dr. Sandra Sanok, Vera Scheuble, Stefan Schmitt, and Christiane Spiegel for their active support during the conduction of the studies and their valuable advice in the time of writing. In addition, I thank the partners of the COSMA Work Package 2. Special thanks go to Professor Barbara Griefahn and her team at the Leibniz Research Centre for Working Environment and Human Factors (IfADo) in Dortmund who conducted numerous interviews as part of the telephone study. I would also like to express my appreciation to Dr. Ferenc Márki from the Budapest University of Technology and Economics (BME) for the calculations of the noise indicators in the field study as well as Dirk Schreckenberg from ZEUS GmbH for giving me suggestions for the development of the survey questionnaires. I also thank the residents of Cologne/Bonn Airport. My doctoral studies would not have been possible without their willingness to participate. Finally, I would like to thank my family and friends for their support, their love, and their patience with me. Above all, I would like to mention my husband, my son, and my parents. Thank you for giving me the time and space to complete this work! This work was financially supported by the European Union’s Seventh Framework Programme (grant agreement no. 234118). Danksagung An dieser Stelle möchte ich all jenen Personen danken, die mir während der vergangenen Jahre bei dem Vorhaben zu promovieren tatkräftig zur Seite standen. Mein Dank gilt meinem Doktorvater Herrn Prof. Joachim Vogt für die hervorragende Betreuung, die Freiheiten im Hinblick auf meine Forschungsschwerpunkte und die hilfreichen Ratschläge während der Zeit der Studiendurchführung und der Zeit des Schreibens. Ich danke Prof. Rainer Höger von der Leuphana Universität Lüneburg, dass er sich dazu bereit erklärt hat, die Zweitbegutachtung meiner Doktorarbeit zu übernehmen. Herzlich danken möchte ich darüber hinaus meinen (ehemaligen) Kolleginnen und Kollegen der Abteilung Flugphysiologie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Köln. Mein Dank gilt Dr. Mathias Basner, der mich als Doktorandin einstellte und damit den Grundstein für meine Dissertation legte. Besonderer Dank gebührt ebenso meinem Kollegen Dr. Uwe Müller für seine fachliche Expertise und die gute Zusammenarbeit sowie seine Verdienste als Leiter des Arbeitspaketes 2 im COSMA-Projekt. Danken möchte ich ferner Eva Hennecke, Helene Majewski, Dr. Franco Mendolia, Dr. Sibylle Pennig, Dr. Julia Quehl, Christina Samel, Dr. Sandra Sanok, Vera Scheuble, Stefan Schmitt und Christiane Spiegel für ihre Hilfe in der Studienphase und die wertvollen Hinweise während des Verfassens der Arbeit. Mein Dank gilt des Weiteren den Partnerinnen und Partnern im Arbeitspaket 2 des EU- Projektes COSMA. Besonders zu erwähnen sind hierbei Prof. Barbara Griefahn und ihr Team vom Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo), die im Rahmen der Telefonstudie unzählige Interviews führten. Ferner danke ich herzlich Dr. Ferenc Márki von der Universität Budapest (BME) für die Berechnungen der Lärmparameter in der Feldstudie und Dirk Schreckenberg (ZEUS GmbH) für die Anregungen bei der Fragenbogenentwicklung. Danken möchte ich auch den Anwohnerinnen und Anwohnern des Flughafens Köln/Bonn, die durch ihre Studienteilnahme eine Verwirklichung des Forschungsvorhabens erst ermöglichten. Abschließend danke ich meiner Familie und meinen Freunden, die mir während der vergangenen Jahre Rückhalt gaben, erbauliche Worte fanden und Verständnis zeigten, wenn die Doktorarbeit wieder einmal wichtiger schien alles andere im Leben. Zu nennen sind an dieser Stelle insbesondere mein Mann, mein Sohn und meine Eltern. Danke, dass ihr mir die Zeit und den Raum gegeben habt, diese Arbeit zu schreiben! Diese Arbeit wurde finanziell unterstützt durch das Siebte Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union (Grant Agreement-Nummer 234118). Contents I Contents List of figures .......................................................................................................................... VI List of tables ......................................................................................................................... VIII List of abbreviations, formula symbols, and indices ............................................................. X Summary ................................................................................................................................... 1 Zusammenfassung .................................................................................................................... 4 1 Introduction ....................................................................................................................... 8 2 Theoretical background ................................................................................................. 12 2.1 Sound and noise ...................................................................................................... 12 2.2 Sources and descriptors of aircraft noise ................................................................ 13 2.2.1 Sources of aircraft noise ............................................................................ 13 2.2.2 Common descriptors of aircraft noise ....................................................... 13 2.3 Effects of aircraft noise on man ............................................................................. 16 2.3.1 Auditory effects ........................................................................................ 16 2.3.2 Non-auditory effects ................................................................................. 16 2.4 Annoyance .............................................................................................................. 19 2.4.1 Noise annoyance as a result of disturbance .............................................. 19 2.4.2 Noise annoyance as emotion ..................................................................... 20 2.4.3 Noise annoyance as attitude ...................................................................... 21 2.4.4 Noise annoyance as knowledge ................................................................ 21 2.4.5 Noise annoyance as a result of rational decisions ..................................... 21 2.4.6 Noise-induced annoyance – an integrative approach ................................ 22 2.5 Assessing annoyance .............................................................................................. 23 2.5.1 Annoyance scales ...................................................................................... 23 2.5.2 Study designs for the assessment of annoyance ....................................... 25 2.6 The relation between aircraft noise exposure, short-term, and long-term annoyance ............................................................................................................... 26 2.6.1 The relation between aircraft noise exposure and annoyance .................. 26 2.6.2 Exposure-response curves ......................................................................... 29 2.6.3 The relation between short-term and long-term effects of noise .............. 30 Contents II 2.7 Influence variables of noise-induced annoyance .................................................... 31 2.7.1 Parameters related to the noise source ...................................................... 32 2.7.2 Situational factors ..................................................................................... 33 2.7.3 Personal and social factors ........................................................................ 35 2.8 Excurse on the construct fairness ........................................................................... 39 2.8.1 Prior research on fairness .........................................................................