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大氣能見度

   日期:2016-09-23     來源:百度百科    瀏覽:59    

  大氣能見度(Visibility)是反映大氣透明度的一個指標。一般定義為具有正常視力的人在當時的天氣條件下還能夠看清楚目標輪廓的最大地面水平距離。還有一種定義為目標的最后一些特征已經消失的最小距離。

  大氣能見度

  大氣能見度是指視力正常的人能從背景(天空或地面)中識別出具有一定大小的目標物的最大距離,也稱氣象視程。按觀測者與目標物的所在高度不同分為水平能見度、斜視能見度和鉛直能見度三類。大氣能見度與航空、航海、陸上交通、高空攝影、天文觀測以及軍事行動等都有直接關系,是表征大氣光學性質的常用要素,在實際觀測中分為10個等級。

  測量大氣能見度一般可用目測的方法,也可以使用大氣透射儀、激光能見度自動測量儀等測量儀器測量。能見度的觀測大都還是以人工目測為主,規范性、客觀性相對較差。大氣透射儀是通過光束透過兩固定點之間的大氣柱直接測量氣柱透射率,以此來推算能見度的值,這種方法要求光束通過足夠長的大氣柱,測量的可靠性受光源及其他硬件系統工作穩定性的影響,一般只適用于中等以下能見度的觀測,而在雨、霧等低能見度天氣,會因水汽吸收等復雜條件造成較大誤差。而激光能見度自動測量儀是通過激光測量大氣消光系數的方法來推算能見度,相對而言,較為客觀和準確,但這種儀器成本昂貴、維護費用高、操作復雜,而且,在雨、霧天也難以進行正常觀測,因而難以推廣。中國科技大學研制的數字攝像法自動測量能見度的儀器系統,通過數字化攝像機直接攝取選定目標物及其背景的圖像,然后將圖像從圖像采集卡傳到計算機,通過對所獲取的圖像進行分析處理,能自動獲取能見度的數值。這種方法測量得到的能見度數值和用激光雷達觀測的能見度值比較接近。

  白晝能見度

  設目標物的視亮度為Lt,背景視亮度為Lb,這兩者的差異可用對比C 來表示:

  C 是距離的函數。人眼對于遠處足夠大物體能分辨的最小的亮度對比值ε 稱為對比感閾,對視力正常的靜止觀測者而言,ε的平均值為0.02。當距離R 處的目標物滿足C(R)=ε,則R就是能見度。

  在大氣水平均勻的假定下,可以導出白天水平能見度R的基本方程:

  式中μ是地平方向的消光系數;Lh是地平方向的天空亮度;C*=喣(L*t-L*b/L*b)喣是目標物和背景固有亮度的對比,L*t和L*b分別為目標物和背景的固有亮度。由基本方程可以看出,能見度與目標物、天空背景及大氣的光學特性都有關系。大氣越渾濁,即消光系數μ越大,能見度越小。對于以地平線附近的天空為背景的黑色目標物來說,L*b=Lh,L*t=0,所以基本方程可化簡為。若取ε=0.02,則水平能見度R =3.912/μ(公里)。如能測出消光系數,則可根據此式計算出能見度。在可見光波段一般采用0.55微米波長的消光系數近似表示平均消光系數。因為大氣中的消光系數隨波長的增長而減小(見大氣消光),所以波長增長時,能見度將增大。消光系數與能見度和波長λ的關系為

  式中R 以公里為單位,μλ以公里-1為單位。在實際觀測中,可根據測定的大氣消光系數來確定水平能見度,但對斜視能見度和鉛直能見度還沒有很好的測量方法。

  夜間能見度

  夜間的能見度和白晝不同。每當黑夜來臨,物體和背景亮度大為減小,加上黑夜里人眼對亮度或色彩的對比感覺較為遲鈍,不能根據亮度對比來確定能見度。此時對微弱的光流則較為敏感。黑夜里某一光信號能否被發現,主要取決于光源對觀測點所產生的照度。光強為I的點光源對距離r處的人眼產生的照度為

  如果Es是人眼的照度感閾,則相應的夜間能見度V 將滿足:

  所以夜間能見度取決于大氣的消光特性和光的強度。

 
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