Wildfire füst- és nappali fényspektrum: Hogyan változtatja meg a fényt a friss és az öregedett füst idővel (és hogyan kompenzálja)
Azon a napon, amikor futótűz van, kimész a szabadba. Narancssárga égbolt. Még délben is naplementének tűnik a fény. Itt a legtöbb ember megáll. De ez a narancssárga fény drága, ha napelemeket működtet, fényképeket készít a megélhetésért vagy növényeket termeszt beltéren.
Nem az egyetlen probléma a füst által okozott nappali fény megváltoztatása. A probléma az, hogy a nappali fényt folyamatosan módosítja a füst. A friss füst hatása eltér a napos füstétől. Ezen túlmenően a legtöbb dokumentum nem tárgyalja ezt.
Három dolgot valósít meg ez az útmutató:
a friss füst fényspektrumra gyakorolt hatását mutatja be tényleges számok segítségével.
megmagyarázza, hogy a füst által elnyelt kék fény mennyisége miért változik idővel.
lépésről lépésre{0}}-részletezett világítási tervet nyújt Önnek, amellyel pótolni tudja
Kezdjük azzal, amit valójában láthat.
1. Először is, hogyan érinti a Daylightot az új Wildfire-füst?
1.1 Közvetlen hatás: A narancssárga/piros fény megmarad, a kék fény blokkolva van
A napfény az összes látható hullámhossz kiegyensúlyozott keverékét tartalmazza délben, tiszta égbolt alatt. Ez az egyensúly drasztikusan eltolódik a narancssárga és a piros felé, ha sok füst van.
Miért? Mivel a rövid hullámhosszakat (kék és lila) sokkal gyakrabban szórják szét és szívják el a füstrészecskék, mint a hosszú hullámhosszakat (narancssárga és piros). A kék fény eltávolítása miatt az égbolt narancssárgának tűnik, nem azért, mert a füst narancssárga.
Olyan érzés, mint késő délután, amikor kilépsz a szabadba egy ködös napon. A színek visszafogottak. A fehérek borostyánsárga megjelenésűek. Ez a közvetlen eredmény.
1.2 Tényleges adatok: Friss füstspektrométer mérések (3440K, SPD Shift)
Tegyünk rá néhány számot.
Hordozható spektrométert használtak a nappali fény észlelésére délben a 2020. szeptemberi erdőtüzek idején Portlandben, Oregonban. A tipikus déli hőmérséklet 5500 K és 6500 K között van. 3440K-ra esett, amikor sok volt a füst.
A lila, kék és még néhány zöld hullámhossz egyértelműen a spektrális teljesítményeloszlás (SPD) csökkenését jelezte. A fény irányába mozdult580 nm, élénk borostyán árnyalatú.
A 3440K szám nem szükséges, hogy emlékezzen. Ne feledje, hogy a kék és a zöld jelentős részét a friss füst eltávolítja. A borostyánsárga, felforrósodott és alacsony növényi energiájú marad.
1.3 Rayleigh-szórás: magyarázat arra, hogy a szürke füst miért bocsát ki borostyánsárga fényt
Szürke, szén{0}}alapú részecskék alkotják a füstöt. Akkor miért származhat borostyán fény a szürke füstből?
Rayleigh szórása. A hosszabb hullámhosszak (piros) kevésbé szóródnak, mint a rövidebbek (kék). A kék fény minden irányba szétszóródik, amikor a napfény egy sűrű füstrészecskék rétegen halad keresztül. Egy része soha nem kerül a napelemekre vagy a szemgolyókra. Az áthaladó fény nagy része narancssárga és vörös.
A füst egy masszív kék{0}}blokkoló szűrőként működik az égen, hogy úgy fogalmazzunk. Ez nem narancssárga szűrő. A kék éppen kiesett.
Rayleigh-szórással azonban csak a színváltozás magyarázható. A kékfény-elnyelés mértékét nem magyarázza meg. Ehhez meg kell vizsgálnunk a füst kémiáját.
2. A megválaszolatlan kérdés: Miért nyel el olyan sok kék fényt a füst?
2.1 A domináns abszorber, a "Dark Brown Carbon" (d-BrC) bemutatása
A füstrészecskék különböznek egymástól. Némelyik korom vagy fekete szén. Ezek egy részét szerves szén alkotja. A füst kékfény-elnyelésének elsődleges oka pedig egy bizonyos fajta szerves szén, amelyet sötétbarna szénnek (d-BrC) neveznek.
A közönséges barna szénnel ellentétben a d-BrC ellenáll a fényfehérítésnek, és vízben nem oldódik. Továbbra is elnyeli a fényt, miközben a légkörben marad. A Nature Geoscience-ben megjelent 2023-as tanulmány szerint a d-BrC a domináns rövidhullámú elnyelő az erdőtüzek füstjeiben az Egyesült Államok nyugati részén.
2.2 Mért: a kékfény-elnyelés 3/4-ét a d-BrC adja
Kemény számok ugyanabból a tanulmányból:
A rövid látható fényelnyelés három-negyede (kéktől zöldig) a d-BrC-nek tulajdonítható.
A hosszú látható fény (piros) elnyelésének 50%-áért felelős.
Nem a fekete szén az elsődleges oka a kék fény elvesztésének, amelyet egy füstös napon észlel. A d-BrC-ből származik. Ezek a részecskék rendkívül viszkózusak, kicsik és gömb alakúak. A tudományos irodalomban gyakran „kátránygolyóknak” nevezik őket.
2.3 Kátránygolyók: Az Amber Sky mikroszkopikus részecskéi
d-A BrC kerek, üvegszerű részecskékként jelenik meg elektronmikroszkóp alatt. Átmérőjük 140-200 nanométer. Nem csak parázslik; magas hőmérsékletű-lángok során keletkeznek.
Miért kellene a fenébe adnod? a kátránygolyók makacssága miatt. Eltart egy ideig, míg kifehérednek. Napokig elnyelik a kék fényt, miközben a légkörben maradnak. Emiatt a füstös égbolt jelentős ideig narancssárga maradhat. De nem a végtelenségig.
3. A füst időbeli változása: amit a legtöbb cikk nem árul el
3.1 Az öregedés folyamata: fény-szóródása (fehér) fényre-elnyelése (barna)
A friss füst színe barna. A rövidhullámú sugárzás elnyelésével felmelegíti a légkört. A füst azonban az érése során reakcióba lép az oxidálószerekkel, például az OH- és NO3-gyökökkel. A kémiai összetétel megváltozik. A részecskék jobban szétszóródnak és kevésbé szívódnak fel.
A régebbi füst fehérré válik. A levegő nem melegszik fel annyira tőle. A fény minden irányba szétszóródik. A földet érő fény számára ez fontos.
3.2 Mért: Fényelnyelés csökkenés akár 46%-kal
A friss füsttel összehasonlítva az elöregedett füst akár 46%-kal is csökkentheti a fényelnyelést a St. Louis-i Washington Egyetem kutatóinak 2017-es tanulmánya szerint (megjelent az Environmental Science & Technology Letters-ben).
Ez óriási visszaesés. Néhány nap múlva ugyanaz a füstsugár, amely narancssárgává tette a déli eget, több kék fényt enged át.
3.3 Vizuális idővonal: A nappali fényspektrum fejlődése (0 óra → 24 óra → 72 óra+)
Területi mérések és laboratóriumi öregedési kutatások alapján a következő ütemterv hozzávetőleges:
0-12 óra (új füst): CCT 3400K és 3800K között. A zöld és kék hullámhossz erősen elnémított. Az égbolt narancssárgától barnáig terjed. A nap gyakran nem látható.
Korai öregedés (12-24 óra): CCT 4000-4500K-ra emelkedik. Egy kis kék fény jön vissza. Az égbolt narancssárga helyett sárgássá válik.
24–72 óra (átmeneti): CCT 4500K és 5000K között. A kék fény még mindig javul. Az égbolt homályos fehérnek tűnik, sárgával.
A CCT 72 óra elteltével megközelíti az 5000–5500 K-t (elöregedett füst). Bár a spektrum közelebb áll a normálhoz, a szórás mégis a teljes intenzitás csökkenését eredményezheti.
Az időjárás, a tűz típusa és a füst sűrűsége egyaránt befolyásolja ezt a menetrendet. Az irány azonban mindig ugyanaz: az öreg füst jobban szórt és fehér, míg a friss füst narancssárgabb.
4. Ennek az idővonalnak a jelentősége az Ön mindennapi életében
4.1 Termesztők és beltéri növények számára:PPFDHelyreállítás és esési görbe
A kompakt fejlődéshez és a sztómaszabályozáshoz a növényeknek kék fényre van szükségük. A kék fény 60-70%-kal csökkenhet friss füst jelenlétében. A PPFD vagy a fotoszintetikus fotonfluxus sűrűsége gyakran 30-50%-kal csökken.
A kereskedelmi termelők számára ez a hozamok csökkenésével, nyújtással és lassabb növekedéssel jár. A jó hír az, hogy a PPFD visszanyeri a füstöt. Azonban időbe telik, mire minden visszatér a normális kerékvágásba. Az első 48 órában naponta módosítania kell a kiegészítő megvilágítást.
4.2 Fehéregyensúly-rémálom, amely minden nap változik a fotósok számára
A fényképezőgép automatikus fehéregyensúlya attól függ, hogy a fényforrás D65 vagy nappali fény közelében van. A kamera 3440K-on túlkorrigálja, ha új füst érkezik. A képek túlzottan hidegnek tűnnek, néha még lilák is.
Még rosszabb, hogy a színhőmérséklet naponta változik. 14 óráig előfordulhat, hogy a délelőtt 10 órakor beállított egyéni fehéregyensúly helytelen lesz. Használjon szürke kártyát, ha füstesemény közben a szabadban fényképez. Néhány óránként ellenőrizze a fehéregyensúlyt. Alternatív megoldásként váltson kézi Kelvin értékre, és végezze el a beállításokat, ahogy a füst érik.
4.3 Napelemek tulajdonosai számára: A teljesítményveszteség napi változásai
A közvetlen normál besugárzást (DNI) nagymértékben csökkenti a friss füst. A panelek diffúz fénye továbbra is termel némi energiát, bár a teljes teljesítmény 20–40%-kal csökkenhet.
A szórt fény a füst érésével felerősödik, és egyre szóródóbbá válik. Amíg azonban a csóva el nem tűnik, a teljes besugárzás az átlag alatt marad. Tartsa szemmel a mindennapi teljesítményét. Nem nagyon hasznos a panelek erőteljes tisztítása füst esetén. Várjon, amíg a füst el nem oszlik.
4.4 Mindenki más számára: Az öregedő füst hatása az alvásra, a hangulatra és a vizuális kényelemre
Az alacsony kék fény és az alacsony színhőmérséklet miatt álmosnak és kevésbé ébren érezheti magát. Ez nem kreativitás. A cirkadián ritmust a kék fény szabályozza. Teste láthatja az alkonyat, ha az egész napot 3400 K fényben tölti.
Használjon 5000K megvilágítást a nap folyamán a beltéri munka pótlására. A szemed is értékelni fogja. Ha borostyánsárga fényben olvas, a szeme gyorsabban megerőlteti.
5. Hogyan pótoljuk: idő{1}}alapú világítási terv
5.1 Általános ötlet: A hiányzó elemek újbóli bevezetése az életkorral összhangban
Az ég melegnek tűnik, ezért ne csak meleg fényt adjon hozzá. Ez súlyosbítja a problémát. Állítsa be újra a kék és zöld hullámhosszokat, amelyeket a füst megszüntetett.
A kompenzációnak összhangban kell lennie a füst állapotával. Friss füst esetén a legerőteljesebb rektifikáció szükséges. A régebbi füst kevesebbet igényel.
5.2 1. szakasz: Friss füst (0–24 óra): Kék kiegészítés +5000K–6500K magas CRI
CCT: 5000K és 6500K között
CRI: > 90
Kék kiegészítő: Ha növényeket termeszt, adjon hozzá további 450 nm-t.
Miért? A friss füst több mint 50%-kal csökkenti a kék fényt. A színvisszaadás helyreállításához és a növények megfelelő kék színének biztosításához magas CCT-re és magas CRI-re van szükség.
5.3 2. szakasz: Átmeneti füst (24-72 óra):Teljes spektrumCCT: 4000-5000K
Típus: LED teljes spektrummal
A spektrum kezd javulni. A nehézkék kiegészítőkre már nincs szükség. Általában egy tisztességes teljes-spektrumú fény a 4000K–5000K területen megfelelő.
5.4 3. szakasz: öregített füst (72 óra+): 3500–4500 ezer, egyenletesség CCT: 3500–4500 ezer
Prioritás: egyenletes fedés a maximális intenzitás helyett
A spektrum ezen a ponton szinte tipikus. A fény azonban még mindig jobban szétszórt a szokásosnál. Győződjön meg arról, hogy a munkaterületet egyenletesen megvilágítja a mesterséges világítás.
5.5 Mit ne tegyünk: Használata"Meleg fehér" (2700K)egyedül ront a helyzeten.
A leggyakoribb hiba ez. A narancssárga égbolthoz való „megfelelő” kísérlet során az emberek meleg fehér fényt keresnek. Ez kétszer súlyosabbá teszi a problémát. A meleg fehér izzók kék színe (2700K) már alacsony. A kék fény szintje még jobban csökken, ha füstös nappal kombinálja őket.
Használjon magas CCT-vel és magas CRI-vel rendelkező lámpákat. Ne próbáljon megfelelni az égboltnak. Pótolják meg.
6. Nem minden légköri köd egyforma: Füst vs. mások
| Állapot | CCT változás | CRI változás | Időfejlődés | Fő komponens |
|---|---|---|---|---|
| Erdőtűz füst (friss) | 3400-4500K-ra csökken | Jelentősen csökken | Változások napok során (öregedés) | d-BrC, fekete szén |
| Városi köd | Mérsékelt csökkenés 4500-5500K-ra | Enyhe esés | Lassú, kevésbé drámai | Nitrátok, szulfátok |
| Vulkáni hamu | 3000K alá eshet | Súlyos esés | Hetekről hónapokra | Szilícium-dioxid, kőpor |
| Vékony felhő | Enyhe növekedés (hűvösebb) | Kis változás | Órák | Vízcseppek |
| tiszta égbolt | ~5500-6500K | ~95+ | Stabil | N/A |
A füst egyedülálló, mert kémiailag öregszik. A köd és a felhők nem.
7. Hogyan tartsuk szemmel a fény minőségét, amikor füst lép fel
7.1 Vizuális jelek: Mit kell látni az égen minden fázisban
Friss: Narancssárga-barna égbolt, láthatatlan nap
Átmeneti: aranysárga égbolt, alig látható nap
Életkor: Fehér égbolt, ködös, mégis észrevehető nap
A vizuális nyomokat nehéz értelmezni. Csak használja őket gyors tippeléshez.
7.2 Alacsony-technológiai erőforrások: CCT becslési alkalmazások okostelefonokhoz
A CCT a telefon kamerájából becsülhető olyan alkalmazások segítségével, mint a Colorimeter vagy a LightSpectrum Pro. Bár nem laboratóriumi-minőségűek, elegendőek ahhoz, hogy megállapítsuk, 3500 K vagy 5000 K.
7.3 Szakértői műszerek: hordozható spektrométerek
Megéri beruházni egy kézi spektrométerbe, ha egy kereskedelmi vállalkozást vagy egy fotóstúdiót irányít. Egyetlen méréssel megszerezheti a CCT-t, a CRI-t és a teljes SPD-t. Meg tudja határozni a füst pontos fokát.
GYIK
K: Változik az erdőtüzekből származó füst színe és hőmérséklete az idő múlásával?
V: Valóban. A CCT körülbelül 3400K-ra csökkenthető friss füsttel. Két-négy nap alatt a CCT fokozatosan visszatér 5000–5500 K közelébe, ahogy a füst érik.
K: Mennyi idő alatt érik meg a füst, és mennyi fényt nyel el?
V: 12-24 órán belül jelentős hatások jelentkeznek. A napfénytől, a páratartalomtól és az oxidálószer-szinttől függően a barna füstről fehérre való teljes átalakulás két-öt napig tart.
K: Miben különbözik a „fekete szén” a „barna széntől”?
V: Minden látható hullámhosszt erősen elnyel a fekete szén vagy korom. A kéket és a zöldet nagyrészt elnyeli a barna szén. A hagyományos BrC-hez képest a sötétbarna szén (d-BrC) lényegesen erősebben szívódik fel, és ellenáll a fehérítésnek.
K: Csökkentheti a füst a napelemek teljesítményét? Minden lépésnél mennyivel?
V: Valójában a friss füst az átmeneti füst 20–40%. 10–20%-ával csökkentheti a termelést. dohányzás 5-10% vagy annál kevesebb.
K: Füstös napon milyen színhőmérsékletre állítsam a növekedési lámpámat?
V: Friss füstöléshez használjon 5000K–6500K. Öreg füst: 3500K–4500K; átmeneti füst: 4000K–5000K. Ne essen 3500K alá.
Érintkezés
Kevin Rao
E-mail:bwzm12@benweilighting.com
Tel/Whatsapp:+8619972563753
