Dim šumskog požara i spektar dnevne svjetlosti: Koliko je svjež u odnosu na Stariji dim mijenja svjetlost tijekom vremena (i kako to kompenzirati)

Dim šumskog požara i spektar dnevne svjetlosti: Kako svježi u odnosu na ostarjeli dim mijenja svjetlost tijekom vremena (i kako to kompenzirati)

Na dan kada je šumski požar, izađite van. To je narančasto nebo. Čak iu podne, svjetlo izgleda kao zalazak sunca. Tu se većina ljudi zaustavlja. Ali to narančasto svjetlo je skupo ako koristite solarne panele, slikate za život ili uzgajate biljke u zatvorenom prostoru.

Dim mijenja dnevnu svjetlost nije jedini problem. Problem je u tome što se dnevno svjetlo stalno mijenja zbog dima. Učinak svježeg dima razlikuje se od onog dan-starog dima. Štoviše, o tome se u većini radova ne govori.

Ovim se vodičem postižu tri stvari:

pokazuje učinke svježeg dima na svjetlosni spektar koristeći stvarne brojke.

objašnjava zašto količina plave svjetlosti koju apsorbira dim varira tijekom vremena.

nudi vam korak{0}}po-korak plan rasvjete kako biste mogli nadoknaditi

Počnimo s onim što zapravo možete vidjeti.

1. Prvo, kako na dnevnu svjetlost utječe novi dim požara?

1.1 Izravan utjecaj: narančasto/crveno svjetlo ostaje, plavo svjetlo je blokirano

Sunčeva svjetlost ima uravnoteženu mješavinu svih vidljivih valnih duljina u podne pod vedrim nebom. Ta se ravnoteža drastično pomiče prema narančastoj i crvenoj kad ima puno dima.
Zašto? Budući da se kratke valne duljine (plava i ljubičasta) raspršuju i apsorbiraju čestice dima mnogo češće od dugih valnih duljina (narančasta i crvena). Uklanjanje plave svjetlosti uzrokuje da nebo izgleda narančasto, ne zato što je dim narančast.

Osjećaj je kao kasno poslijepodne kad izađete van po maglovitom danu. Boje su prigušene. Bijelci imaju izgled jantara. To je izravan rezultat.

1.2 Stvarni podaci: Mjerenja spektrometrom svježeg dima (3440K, SPD pomak)

Stavimo neke brojke na to.
Prijenosni spektrometar korišten je za otkrivanje dnevne svjetlosti u podne tijekom šumskih požara u rujnu 2020. u Portlandu, Oregon. Tipična podnevna temperatura je između 5500K i 6500K. Pao je na 3440K kad je bilo puno dima.

Ljubičaste, plave, pa čak i neke zelene valne duljine jasno su ukazivale na pad spektralne raspodjele snage (SPD). Svjetlo se kretalo u smjeru580 nm, svijetle jantarne nijanse.

Broj 3440K nije potrebno da zapamtite. Samo imajte na umu da se značajan dio plave i zelene eliminira svježim dimom. Ono što ostaje je jantar, zagrijan i s malo biljne energije.

1.3 Rayleighovo raspršenje: objašnjenje zašto sivi dim proizvodi jantarno svjetlo

Sive čestice-na bazi ugljika čine sam dim. Pa zašto jantarno svjetlo može proizaći iz sivog dima?
Rayleighovo raspršenje. Dulje valne duljine (crveno) raspršuju se manje od kraćih valnih duljina (plavo). Plava svjetlost se raspršuje u svim smjerovima kada sunčeva svjetlost putuje kroz gusti sloj čestica dima. Dio toga nikada ne stigne do vaših solarnih panela ili očnih jabučica. Većina svjetlosti koja prolazi je narančasta i crvena.

Dim funkcionira kao masivni plavi-filtar za blokiranje koji visi preko neba, da se tako izrazimo. Nije narančasti filter. Plava je upravo eliminirana.

Međutim, samo se promjena boje može objasniti Rayleighovim raspršenjem. Količina apsorpcije plave svjetlosti nije objašnjena time. Moramo ispitati kemiju dima kako bismo to učinili.

2. Pitanje bez odgovora: Zašto dim upija toliko plavog svjetla?

2.1 Predstavljanje dominantnog apsorbera, "Tamno smeđi ugljik" (d-BrC)

Čestice dima razlikuju se jedna od druge. Neki su čađa ili crni ugljik. Organski ugljik čini neke od njih. A primarni uzrok visoke apsorpcije plave svjetlosti u dimu je posebna vrsta organskog ugljika poznata kao tamnosmeđi ugljik (d-BrC).
Za razliku od običnog smeđeg ugljika, d-BrC je otporan na fotoizbjeljivanje i netopljiv u vodi. Nastavlja apsorbirati svjetlost dok ostaje u atmosferi. Prema studiji iz 2023. objavljenoj u časopisu Nature Geoscience, d-BrC je dominantni kratkovalni apsorber u stupovima dima iz šumskih požara u zapadnim Sjedinjenim Državama.

2.2 Izmjereno: 3/4 apsorpcije plave svjetlosti doprinosi d-BrC

Teške brojke iz iste studije:

Tri-četvrtine kratke apsorpcije vidljive svjetlosti (plava do zelena) pripisuje se d-BrC.

Odgovoran je za 50% apsorpcije duge vidljive svjetlosti (crveno).

Crni ugljik nije primarni uzrok gubitka plave svjetlosti koji opažate za zadimljenog dana. Potječe od d-BrC. Ove čestice su izuzetno viskozne, male i sferične. U znanstvenoj literaturi često se nazivaju "katranske kuglice".

2.3 Kuglice od katrana: mikroskopske čestice jantarnog neba

d-BrC izgleda kao okrugle, staklaste čestice kada se gleda pod elektronskim mikroskopom. Promjer im je od 140 do 200 nanometara. Oni ne samo tinjaju; nastaju tijekom-plamena visoke temperature.

Zašto bi te bilo briga? zbog tvrdoglavosti katrana. Treba im neko vrijeme da izbijele. Oni nastavljaju upijati plavu svjetlost danima dok ostaju u atmosferi. Iz tog razloga, zadimljeno nebo može ostati narančasto duže vrijeme. Ali ne unedogled.

3. Dim se mijenja tijekom vremena: što vam većina članaka ne govori

3.1 Proces starenja: svjetlo-raspršivanje (bijelo) do svjetlo-upijanje (smeđe)

Boja svježeg dima je smeđa. Zagrijava atmosferu apsorbirajući kratkovalno zračenje. Međutim, dim reagira s oksidansima kao što su OH i NO3 radikali dok sazrijeva. Kemijski sastav se mijenja. Čestice se počinju više raspršivati ​​i manje apsorbirati.
Dim koji je stariji postaje bijel. Zrak se njime ne zagrijava toliko. Svjetlost se raspršuje u svim smjerovima. Ovo je važno za svjetlost koja dopire do Zemlje.

3.2 Izmjereno: Smanjenje apsorpcije svjetla do 46%

U usporedbi sa svježim dimom, stari dim može smanjiti apsorpciju svjetlosti do 46%, prema studiji iz 2017. koju su proveli istraživači sa Sveučilišta Washington u St. Louisu (objavljeno u Environmental Science & Technology Letters).
To je ogroman pad. Nakon nekoliko dana, isti oblak dima koji je učinio vaše podnevno nebo narančastim omogućit će prolaz više plave svjetlosti.

3.3 Vizualna vremenska crta: Evolucija spektra dnevne svjetlosti (0h → 24h → 72h+)

Na temelju terenskih mjerenja i laboratorijskih istraživanja starenja, sljedeći raspored je približan:
0–12 sati (novi dim): CCT između 3400K i 3800K. Zelene i plave valne duljine su jako prigušene. Čini se da je nebo narančasto do smeđe. Sunce se često ne vidi.

Rano starenje (12-24 sata): CCT raste na 4000K-4500K. Malo plavo svjetlo se vraća. Nebo postaje žućkasto umjesto narančasto.

24–72 sata (prijelazno): CCT između 4500K i 5000K. Plavo svjetlo i dalje postaje bolje. Nebo se čini mutno bijelo s primjesom žute boje.

CCT se približava 5000K–5500K nakon 72 sata (stari dim). Iako je spektar bliži normalnom, raspršenje ipak može rezultirati smanjenjem ukupnog intenziteta.

Vrijeme, vrsta požara i gustoća dima utječu na ovaj raspored. Međutim, smjer je uvijek isti: ostarjeli dim je difuzniji i bijel, dok je svježi dim više narančast.

4. Značaj ove vremenske trake za vaš svakodnevni život

4.1 Za uzgajivače i sobne biljke:PPFDKrivulja oporavka i pada

Za kompaktan razvoj i kontrolu stomaka, biljkama je potrebno plavo svjetlo. Plava svjetlost može se smanjiti za 60-70% u prisutnosti svježeg dima. PPFD, ili fotosintetska gustoća toka fotona, često se smanjuje za 30-50%.
Za komercijalne uzgajivače to podrazumijeva smanjene prinose, istezanje i sporiji rast. Dobra vijest je da se PPFD oporavlja kako dim stari. Ipak, potrebno je vrijeme da se sve vrati u normalu. Tijekom prvih 48 sati morate svakodnevno podešavati dodatno osvjetljenje.

4.2 Noćna mora balansa bijele boje koja se mijenja svaki dan za fotografe

Automatski balans bijelog na vašem fotoaparatu temelji se na izvoru svjetla koji je blizu D65 ili dnevnog svjetla. Kamera prekomjerno ispravlja na 3440K kada se pojavi novi dim. Slike izgledaju pretjerano hladne, ponekad čak i ljubičaste.
Što je još gore, temperatura boje varira dnevno. Do 14 sati prilagođena ravnoteža bijele boje postavljena na 10 sati mogla bi biti netočna. Koristite sivu kartu ako pucate vani tijekom incidenta s dimom. Svakih nekoliko sati provjerite ravnotežu bijele boje. Alternativno, promijenite na ručni Kelvin i napravite prilagodbe kako dim sazrijeva.

4.3 Za vlasnike solarnih panela: dnevne varijacije u izlaznom gubitku

Izravno normalno zračenje (DNI) uvelike je smanjeno svježim dimom. Difuzno svjetlo s vaših panela još uvijek stvara određenu snagu, iako se ukupni izlaz može smanjiti za 20–40%.

Difuzna svjetlost se pojačava kako dim sazrijeva i postaje sve raspršenija. Međutim, sve dok perjanica ne nestane, ukupno zračenje ostaje ispod prosjeka. Pazite na svoj svakodnevni učinak. Neće biti od velike pomoći intenzivno čistiti ploče tijekom pojave dima. Sačekajte dok se dim ne raziđe.

4.4 Za sve ostale: Utjecaj starenja dima na san, raspoloženje i vizualnu udobnost

Slabo plavo svjetlo i niska temperatura boje mogu učiniti da se osjećate pospano i manje budni. To nije kreativnost. Cirkadijalni ritmovi regulirani su plavim svjetlom. Vaše tijelo može vidjeti sumrak ako cijeli dan provedete na svjetlu od 3400K.
Koristite osvjetljenje od 5000K tijekom dana kako biste nadoknadili rad u zatvorenom prostoru. Vaše oči će to također cijeniti. Čitanje pri jantarnom svjetlu uzrokuje brže naprezanje očiju.

5. Kako to nadoknaditi: vremenski-plan rasvjete

5.1 Opća ideja: ponovno uvesti ono što nedostaje u skladu s godinama

Nebo se čini toplim, stoga nemojte dodavati samo toplo svjetlo. To pogoršava problem. Ponovno uvedite plave i zelene valne duljine koje je dim eliminirao.

Naknada bi trebala biti u skladu sa stupnjem dima. Za svježi dim potrebna je najsnažnija rektifikacija. Stariji dim zahtijeva manje.

5.2 Faza 1: Svježi dim (0–24 sata): Plavi dodatak +5000K–6500K Visoki CRI

CCT: između 5000K i 6500K

CRI: > 90

Plavi dodatak: Ako uzgajate biljke, dodajte dodatnih 450 nm.

Zašto? Svježi dim smanjuje plavo svjetlo za više od 50%. Da biste obnovili reprodukciju boja i biljkama dali odgovarajuću plavu, potreban vam je visok CCT i visoki CRI.

5.3 Faza 2: Prijelazni dim (24-72 sata):Cijeli spektarCCT: 4000K do 5000K

Vrsta: LED s punim spektrom

Spektar se počinje poboljšavati. Teški plavi dodaci više nisu potrebni. Obično će biti dovoljna pristojna svjetlost punog-spektra u području 4000K–5000K.

5.4 Faza 3: Odležani dim (72h+): 3500K–4500K, ujednačenost CCT: 3500K–4500K

Prioritet: ravnomjerno prekrivanje umjesto maksimalnog intenziteta

Spektar je u ovom trenutku gotovo tipičan. Svjetlost je ipak raspršenija nego inače. Provjerite je li vaš radni prostor ravnomjerno osvijetljen umjetnom rasvjetom.

5.5 Što ne raditi: korištenje"Toplo bijelo" (2700K)sami će pogoršati situaciju.

Najčešća greška je ova. U pokušaju da "sklade" narančasto nebo, ljudi traže topla bijela svjetla. To čini problem dvostruko ozbiljnijim. Plava boja toplih bijelih žarulja (2700K) već je niska. Vaša razina plavog svjetla još se više smanjuje kada ih kombinirate s danom zadimljenim.
Iskoristite svjetla s visokim CCT i visokim CRI. Ne pokušavajte uskladiti nebo. Iskupi se za to.

6. Nije sva atmosferska izmaglica ista: dim naspram ostalih

Dim je jedinstven jer kemijski stari. Izmaglica i oblaci ne.

7. Kako paziti na kvalitetu svjetla kada se pojavi dim

7.1 Vizualni znakovi: Što vidjeti na nebu u svakoj fazi

Svježe: narančasto do smeđe nebo, nevidljivo sunce
Prijelazno: zlatno nebo, jedva vidljivo sunce

Starost: bijelo nebo, maglovito, ali vidljivo sunce

Vizualne tragove je teško protumačiti. Samo ih upotrijebite za brzo pogađanje.

7.2 Niski-Tehnički resursi: CCT aplikacije za procjenu za pametne telefone

CCT se može procijeniti s kamere vašeg telefona pomoću aplikacija kao što su Colorimeter ili LightSpectrum Pro. Iako nisu laboratorijske, dovoljni su da se utvrdi jeste li na 3500K ili 5000K.

7.3 Ekspertni instrumenti: prijenosni spektrometri

Ulaganje u ručni spektrometar isplati se ako vodite komercijalni uzgoj ili foto studio. Možete dobiti CCT, CRI i kompletan SPD jednim mjerenjem. Moći ćete odrediti točan stupanj dima.

FAQ

Kontakt
Kevin Rao

E-pošta:bwzm12@benweilighting.com

Tel/Whatsapp:+8619972563753