Spektrum dymu z pożaru i światła dziennego: jak świeże w porównaniu z. Starszy dym zmienia światło w czasie (i jak to zrekompensować)

Spektrum dymu z pożarów i światła dziennego: jak świeży i stary dym zmienia światło w czasie (i jak to kompensować)

W dzień, w którym wybucha pożar, wychodzisz na zewnątrz. To pomarańczowe niebo. Nawet w południe światło wydaje się przypominać zachód słońca. Na tym większość ludzi się zatrzymuje. Ale pomarańczowe światło jest drogie, jeśli używasz paneli słonecznych, zarabiasz na życie fotografią lub uprawiasz rośliny w pomieszczeniach.

Zmiana światła dziennego przez dym nie jest jedynym problemem. Problem w tym, że światło dzienne jest stale zmieniane przez dym. Wpływ świeżego dymu różni się od-działania starego dymu. Co więcej, w większości artykułów nie porusza się tego tematu.

Dzięki temu przewodnikowi można osiągnąć trzy rzeczy:

demonstruje wpływ świeżego dymu na widmo światła przy użyciu rzeczywistych liczb.

wyjaśnia, dlaczego ilość niebieskiego światła pochłanianego przez dym zmienia się w czasie.

zawiera szczegółowy-po-planie oświetlenia, dzięki któremu możesz to nadrobić

Zacznijmy od tego, co faktycznie możesz zobaczyć.

1. Po pierwsze, jak nowy dym z pożarów wpływa na światło dzienne?

1.1 Bezpośredni wpływ: pomarańczowe/czerwone światło pozostaje, niebieskie światło jest zablokowane

Światło słoneczne ma zrównoważoną mieszaninę wszystkich widzialnych długości fal w południe przy czystym niebie. Gdy jest dużo dymu, równowaga ta drastycznie przesuwa się w kierunku pomarańczu i czerwieni.
Dlaczego? Ponieważ krótkie fale (niebieski i fioletowy) są rozpraszane i pochłaniane przez cząsteczki dymu znacznie częściej niż długie fale (pomarańczowe i czerwone). Usunięcie niebieskiego światła powoduje, że niebo wydaje się pomarańczowe, a nie dlatego, że dym jest pomarańczowy.

Kiedy wychodzisz na zewnątrz w mglisty dzień, czujesz się jak późne popołudnie. Kolory są stonowane. Białe mają bursztynowy wygląd. To jest bezpośredni rezultat.

1.2 Rzeczywiste dane: Pomiary spektrometrem świeżego dymu (3440 K, przesunięcie SPD)

Narysujmy na tym kilka liczb.
Do wykrycia światła dziennego w południe podczas pożarów lasów, które miały miejsce we wrześniu 2020 r. w Portland w stanie Oregon, użyto przenośnego spektrometru. Typowa temperatura w południe wynosi od 5500 K do 6500 K. Spadła do 3440K gdy było dużo dymu.

Długości fal fioletowych, niebieskich, a nawet niektórych zielonych wyraźnie wskazywały na spadek widmowego rozkładu mocy (SPD). Światło przesunęło się w kierunku580 nm, jasny bursztynowy odcień.

Numeru 3440K nie musisz pamiętać. Należy tylko pamiętać, że znaczna część koloru niebieskiego i zielonego jest eliminowana przez świeży dym. Pozostaje bursztyn, podgrzany i o niskiej zawartości energii roślinnej.

1.3 Rozpraszanie Rayleigha: wyjaśnienie, dlaczego szary dym wytwarza bursztynowe światło

Szare cząsteczki-węglowe tworzą sam dym. Dlaczego więc bursztynowe światło może pochodzić z szarego dymu?
Rozpraszanie Rayleigha. Dłuższe fale (czerwony) rozpraszają się mniej niż krótsze fale (niebieski). Niebieskie światło rozprasza się we wszystkich kierunkach, gdy światło słoneczne przechodzi przez gęstą warstwę cząstek dymu. Część z nich nigdy nie trafia do paneli słonecznych ani do gałek ocznych. Większość światła, które przechodzi, to kolor pomarańczowy i czerwony.

Dym działa jak ogromny, niebieski-filtr blokujący zawieszony na niebie, mówiąc krótko. To nie jest pomarańczowy filtr. Niebieski został właśnie wyeliminowany.

Jednak jedynie zmianę koloru można wyjaśnić rozpraszaniem Rayleigha. Nie wyjaśnia to wielkości absorpcji światła niebieskiego. Aby tego dokonać, musimy zbadać skład chemiczny dymu.

2. Pytanie bez odpowiedzi: dlaczego dym pochłania tak dużo niebieskiego światła?

2.1 Przedstawiamy dominujący absorber „ciemnobrązowy węgiel” (d-BrC)

Cząsteczki dymu różnią się od siebie. Niektóre z nich to sadza lub czarny węgiel. Niektóre z nich stanowią węgiel organiczny. Główną przyczyną wysokiej absorpcji światła niebieskiego przez dym jest szczególny rodzaj węgla organicznego, znany jako węgiel ciemnobrązowy (d-BrC).
W przeciwieństwie do zwykłego brązowego węgla, d-BrC jest odporny na fotowybielanie i nierozpuszczalny w wodzie. Pozostając w atmosferze, nadal absorbuje światło. Według badania z 2023 r. opublikowanego w Nature Geoscience d-BrC jest dominującym pochłaniaczem fal krótkofalowych w smugach dymu powstających podczas pożarów lasów w zachodnich Stanach Zjednoczonych.

2.2 Zmierzono: 3/4 absorpcji światła niebieskiego przypada na d-BrC

Twarde liczby z tego samego badania:

Trzy-krócej absorpcji światła widzialnego (od niebieskiego do zielonego) przypisuje się d-BrC.

Odpowiada za 50% absorpcji światła długiego widzialnego (czerwonego).

Sadza nie jest główną przyczyną utraty światła niebieskiego obserwowanej w zadymiony dzień. Pochodzi z d-BrC. Cząstki te są niezwykle lepkie, małe i kuliste. W literaturze naukowej często określa się je mianem „kulek smołowych”.

2.3 Kulki smołowe: mikroskopijne cząsteczki bursztynowego nieba

d-BrC wygląda jak okrągłe, szkliste cząstki oglądane pod mikroskopem elektronowym. Ich średnica waha się od 140 do 200 nanometrów. Nie tylko się tlą; powstają podczas-płomieni o wysokiej temperaturze.

Dlaczego powinno cię to obchodzić? z powodu uporu kul smołowych. Wybielanie zajmuje trochę czasu. Pozostając w atmosferze, pochłaniają niebieskie światło przez kilka dni. Z tego powodu zadymione niebo może pozostać pomarańczowe przez dłuższy czas. Ale nie w nieskończoność.

3. Zmiany dymu w czasie: czego większość artykułów Ci nie mówi

3.1 Proces starzenia:-rozpraszanie światła (białe) na światło-pochłanianie (brązowy)

Kolor świeżego dymu jest brązowy. Ogrzewa atmosferę, pochłaniając promieniowanie krótkofalowe. Jednakże w miarę dojrzewania dym reaguje z utleniaczami, takimi jak rodniki OH i NO3. Zmienia się skład chemiczny. Cząsteczki zaczynają się bardziej rozpraszać i mniej absorbować.
Dym, który jest starszy, staje się biały. Powietrze nie jest przez to tak bardzo ogrzewane. Światło jest rozpraszane w każdym kierunku. Dla światła docierającego do ziemi jest to ważne.

3.2 Zmierzone: redukcja absorpcji światła do 46%

Jak wynika z badania przeprowadzonego w 2017 roku przez naukowców z Washington University w St. Louis (opublikowanego w Environmental Science & Technology Letters), w porównaniu do świeżego dymu, dojrzały dym może obniżyć absorpcję światła nawet o 46%.
To ogromny spadek. Po kilku dniach ten sam słup dymu, który nadał Twojemu południowemu niebu pomarańczowy kolor, umożliwi przejście większej ilości niebieskiego światła.

3.3 Wizualna oś czasu: ewolucja widma światła dziennego (0 godz. → 24 godz. → 72 godz. +)

Na podstawie pomiarów terenowych i laboratoryjnych badań starzenia, poniższy harmonogram jest przybliżony:
0–12 godzin (świeży dym): CCT pomiędzy 3400 K a 3800 K. Zielone i niebieskie fale są silnie wyciszone. Niebo wydaje się być pomarańczowe do brązowego. Często nie widać słońca.

Wczesne starzenie (12–24 godziny): CCT wzrasta do 4000–4500 K. Powraca trochę niebieskiego światła. Niebo zamiast pomarańczowego staje się żółtawe.

24–72 godziny (przejściowo): CCT pomiędzy 4500 K a 5000 K. Niebieskie światło wciąż staje się lepsze. Niebo wydaje się rozmyte, białe z nutą żółci.

CCT osiąga temperaturę 5000–5500 K po 72 godzinach (starzony dym). Chociaż widmo jest bliższe normalnemu, rozproszenie może nadal powodować zmniejszenie całkowitego natężenia.

Pogoda, rodzaj pożaru i gęstość dymu mają wpływ na ten harmonogram. Jednak kierunek jest zawsze ten sam: stary dym jest bardziej rozproszony i biały, podczas gdy świeży dym jest bardziej pomarańczowy.

4. Znaczenie tej osi czasu dla Twojego codziennego życia

4.1 Dla hodowców i roślin domowych:PPFDKrzywa odzyskiwania i opadania

Do zwartego rozwoju i kontroli aparatów szparkowych rośliny wymagają niebieskiego światła. W obecności świeżego dymu niebieskie światło może zmniejszyć się o 60–70%. PPFD, czyli gęstość strumienia fotosyntetycznego fotonu, często zmniejsza się o 30–50%.
Dla hodowców komercyjnych oznacza to zmniejszenie plonów, rozciąganie i wolniejszy wzrost. Dobra wiadomość jest taka, że ​​PPFD regeneruje się wraz ze starzeniem się dymu. Jednak zanim wszystko wróci do normy, potrzeba czasu. W ciągu pierwszych 48 godzin należy codziennie dostosowywać oświetlenie dodatkowe.

4.2 Koszmar balansu bieli, który zmienia się każdego dnia dla fotografów

Automatyczny balans bieli w aparacie jest oparty na źródle światła bliskim D65 lub świetle dziennym. W przypadku pojawienia się nowego dymu kamera dokonuje nadmiernej korekty przy rozdzielczości 3440 K. Obrazy wydają się nadmiernie chłodne, czasem nawet fioletowe.
Co gorsza, temperatura barwowa zmienia się codziennie. Do godziny 14:00 niestandardowy balans bieli ustawiony na godzinę 10:00 może być nieprawidłowy. Użyj szarej karty, jeśli robisz zdjęcia na zewnątrz podczas zdarzenia zadymionego. Co kilka godzin sprawdzaj balans bieli. Alternatywnie zmień na ręczny Kelvin i dokonaj regulacji w miarę dojrzewania dymu.

4.3 Dla właścicieli paneli słonecznych: Dzienne wahania strat mocy

Bezpośrednie normalne natężenie napromienienia (DNI) jest znacznie zmniejszone przez świeży dym. Rozproszone światło z paneli nadal generuje pewną moc, chociaż ogólna moc wyjściowa może spaść o 20–40%.

Rozproszone światło intensyfikuje się w miarę dojrzewania dymu i staje się bardziej rozproszone. Jednakże, dopóki pióropusz nie zniknie, całkowite natężenie promieniowania pozostaje poniżej średniej. Miej oko na swoją codzienną wydajność. Energiczne czyszczenie paneli podczas pojawienia się dymu nie będzie zbyt pomocne. Poczekaj, aż dym opadnie.

4.4 Dla wszystkich: wpływ starzenia się dymu na sen, nastrój i komfort widzenia

Słabe niebieskie światło i niska temperatura barwowa mogą powodować senność i mniejszą czujność. To nie jest kreatywność. Rytmy dobowe regulowane są przez światło niebieskie. Twoje ciało może dojrzeć zmierzch, jeśli spędzisz cały dzień w świetle o temperaturze 3400 K.
W ciągu dnia używaj oświetlenia o temperaturze 5000 K, aby zrekompensować pracę w pomieszczeniach zamkniętych. Twoje oczy również to docenią. Czytanie przy bursztynowym świetle powoduje szybsze zmęczenie oczu.

5. Jak to nadrobić: plan oświetlenia-oparty na czasie

5.1 Ogólny pomysł: Przywróć braki zgodnie z wiekiem

Niebo wydaje się ciepłe, więc nie dodawaj tylko ciepłego światła. To zaostrza problem. Przywróć niebieskie i zielone długości fal, które eliminuje dym.

Kompensacja powinna być dostosowana do stopnia zadymienia. Najbardziej energiczna rektyfikacja jest wymagana w przypadku świeżego dymu. Starszy dym wymaga mniej.

5.2 Etap 1: Świeży dym (0–24 godziny): Niebieski dodatek +Wysoki współczynnik CRI 5000–6500 K

CCT: od 5000 K do 6500 K

CRI: > 90

Niebieski dodatek: Jeśli uprawiasz rośliny, dodaj dodatkowe 450 nm.

Dlaczego? Świeży dym redukuje niebieskie światło o ponad 50%. Aby przywrócić oddawanie barw i nadać roślinom odpowiedni błękit, potrzebny jest wysoki CCT i wysoki CRI.

5.3 Etap 2: Dym przejściowy (24-72 godziny):Pełne spektrumCCT: 4000 K do 5000 K

Typ: LED o pełnym spektrum

Spektrum zaczyna się poprawiać. Ciężkie niebieskie suplementy nie są już potrzebne. Zwykle wystarczy przyzwoite światło o pełnym-zakresie widma w zakresie 4000–5000 K.

5.4 Etap 3: Dym starzony (72h+): 3500K – 4500K, Równość CCT: 3500K – 4500K

Priorytet: równomierne pokrycie, a nie maksymalna intensywność

Widmo jest w tym momencie prawie typowe. Światło jest jednak nadal bardziej rozproszone niż zwykle. Upewnij się, że miejsce pracy jest równomiernie oświetlone sztucznym oświetleniem.

5.5 Czego nie robić: Używanie„Ciepła biel” (2700 K)samo tylko pogorszy sytuację.

Najczęstszy błąd to ten. Próbując „dopasować” pomarańczowe niebo, ludzie wybierają ciepłe, białe światło. To sprawia, że ​​problem jest dwa razy poważniejszy. Barwa niebieska ciepłych białych żarówek (2700K) jest już niska. Poziom niebieskiego światła zmniejsza się jeszcze bardziej, jeśli połączysz je z zadymionym dniem.
Korzystaj ze świateł o wysokim CCT i wysokim CRI. Nie próbuj dorównać niebu. Wynagrodź to.

6. Nie wszystkie mgły atmosferyczne są takie same: dym kontra inne

Dym jest wyjątkowy, ponieważ starzeje się chemicznie. Mgła i chmury nie.

7. Jak monitorować jakość światła w przypadku pojawienia się dymu

7.1 Wskazówki wizualne: co warto zobaczyć na niebie w każdej fazie

Świeży: niebo od pomarańczowego do brązowego, niewidzialne słońce
Przejściowe: złote niebo, słabo widoczne słońce

Wiek: Białe niebo, zamglone, ale zauważalne słońce

Wskazówki wizualne są trudne do zinterpretowania. Po prostu użyj ich, aby szybko zgadnąć.

7.2 Zasoby dotyczące-technologii: aplikacje do szacowania CCT na smartfony

CCT można oszacować na podstawie aparatu w telefonie za pomocą aplikacji takich jak Kolorymetr lub LightSpectrum Pro. Chociaż nie są to parametry laboratoryjne,-wystarczą do ustalenia, czy masz temperaturę 3500 K, czy 5000 K.

7.3 Przyrządy eksperckie: przenośne spektrometry

Inwestycja w ręczny spektrometr jest opłacalna, jeśli zarządzasz komercyjną uprawą lub studiem fotograficznym. Możesz uzyskać CCT, CRI i pełny SPD za pomocą jednego pomiaru. Będziesz w stanie określić dokładny stopień zadymienia.

Często zadawane pytania

Kontakt
Kevina Rao

E-mail:bwzm12@benweilighting.com

Tel/Whatsapp:+8619972563753