能見度的觀測(cè)2009PPT課件

1、1概 述1.能見度觀測(cè)的意義2.能見度？3.何謂“能見”和“不能見”4.分類第1頁/共36頁2概 述在氣象上，它可以用來了解大氣穩(wěn)定度，判別氣團(tuán)屬性在國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面，它是保證航空、航海、交通運(yùn)輸安全的一個(gè)重要因素在環(huán)保方面，它能反映出大氣污染的一些基本狀況第2頁/共36頁3概 述 能見度就是能夠看到周圍景物的程度，用目標(biāo)物的最大能見距離來表示分為水平能見度、垂直能見度、傾斜能見度第3頁/共36頁4概 述所謂“能見”，在白天是指能夠看到和辨認(rèn)出目標(biāo)物的輪廓和形體；在夜間是指能清楚地看見目標(biāo)燈的發(fā)光點(diǎn)凡是看不清目標(biāo)物的輪廓，認(rèn)不清其形體，或者所見目標(biāo)燈的發(fā)光點(diǎn)模糊，燈光散亂，都不算“能見”

2、第4頁/共36頁5能見度的區(qū)別第5頁/共36頁6能見度的區(qū)別第6頁/共36頁7能見度會(huì)受哪些影響呢？第7頁/共36頁8影響能見度的基本因子1.大氣透明度2.目標(biāo)物和背景的屬性(目標(biāo)物和背景的亮度對(duì)比) 3.眼睛的視覺性能第8頁/共36頁9影響能見度的基本因子 假如有一目標(biāo)物，其原有亮度為B，在通過了距離為dx的混濁空氣后，亮度被減小了dB，其在這段距離的亮度改變率為dB/B=-dx，其中是大氣的消光系數(shù)。若光線在均勻的大氣中通過的路徑為L(zhǎng)時(shí)，則LBBdxBdB00LeBB0大 氣 透 明 度可得出結(jié)論第9頁/共36頁10影響能見度的基本因子 亮度隨（大氣的消光系數(shù)）和L（通過的距離）的增加按指

3、數(shù)規(guī)律減小，即大氣中的懸浮質(zhì)粒越多，大氣透明度就越差，目標(biāo)物的能見距離也就越小。第10頁/共36頁11影響能見度的基本因子 設(shè)目標(biāo)物的亮度為B0，背景亮度為B。K定義為：目標(biāo)物亮度B0與背景亮度B的絕對(duì)差與其中大者之比，即目標(biāo)物和背景的屬性（目標(biāo)物和背景的亮度對(duì)比目標(biāo)物和背景的亮度對(duì)比）當(dāng) B B0 0B B時(shí) K K（B B0 0B)/BB)/B0 0當(dāng) B B0 0B B時(shí) K K（B BB B0 0)/B)/B0K1。若B0 0B，則K0，此時(shí)，目標(biāo)物和背景融合在一起，無法辨認(rèn)目標(biāo)物；若B0 00，或B0，則K1，目標(biāo)清晰可見。第11頁/共36頁12影響能見度的基本因子 當(dāng)K0時(shí)，即目標(biāo)

4、物與背景亮度完全一樣，就無法從背景上區(qū)別出目標(biāo)物來。但由于人眼鏡的視覺性能，實(shí)際上等不到K0，而是當(dāng)K小到某一數(shù)值后，人眼對(duì)亮度對(duì)比就已經(jīng)感覺不到了，此時(shí)，目標(biāo)物已不能見了。我們把人眼開始不能從背景上再感覺到目標(biāo)物時(shí)的亮度對(duì)比的最小值稱為“對(duì)比視覺閾”，用來表示。當(dāng)K 時(shí)，目標(biāo)物能見，否則，目標(biāo)物不能見。一般說來，具有正常視力的人，在野外觀測(cè)條件下， 的平均值約為0.02。眼 睛 的 視 覺 性 能第12頁/共36頁13水平能見度的觀測(cè)1.氣象能見度 2.有效能見度 3.觀測(cè)方法 （1）白天能見度的觀測(cè) （2）夜間能見度的觀測(cè) （3）氣象光學(xué)距離第13頁/共36頁14一些基本概念 氣象光學(xué)視程

5、（氣象光學(xué)視程）是指白熾燈發(fā)出色溫為2700K的平行光束的光通量，在大氣中削弱至初始值的5%所通過的路徑長(zhǎng)度。用來表示大氣透明度。第14頁/共36頁15 白天能見度是指：視力正常(對(duì)比視感閾為0.05)的人，在當(dāng)時(shí)天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)的目標(biāo)物(黑色、大小適度)的最大水平距離。實(shí)際上也是氣象光學(xué)視程。 夜間能見度是指： 假定總體照明增加到正常白天水平，適當(dāng)大小的黑色目標(biāo)物能被看到和辨認(rèn)出的最大水平距離。這個(gè)定義是通過與晝間能見度等效方式給出的，以保證在黎明和黃昏估計(jì)能見度時(shí)不出現(xiàn)人為變化。 中等強(qiáng)度的發(fā)光體能被看到和識(shí)別的最大水平距離。這個(gè)定義具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 第15頁/共3

6、6頁16 由于大氣透明度的不均勻性，使得能見度在各個(gè)方向的水平距離有所不同，為了表明測(cè)點(diǎn)四周多數(shù)能見距離的情況，觀測(cè)能見度時(shí)以有效能見度為準(zhǔn)。 所謂有效能見度是指四周視野中二分之一以上的范圍都能看到的最大水平距離。 能見度觀測(cè)記錄以千米為單位，取小數(shù)一位，第二位小數(shù)舍去，不足 0.1千米，記為“ 0.0”。 第16頁/共36頁17白天能見度的觀測(cè)-目標(biāo)物的選擇 1、選定目標(biāo)物時(shí)，應(yīng)盡可能以天空為背景； 2、大小適度，視角以0.55.0之間為宜； 3、仰角不宜超過6，以越接近水平方向越好； 4、顏色應(yīng)當(dāng)越深越好，而且亮度一年四季不變或少變的。 5、淺色，反光強(qiáng)的物體不適宜選為目標(biāo)物。 目標(biāo)物選定

7、后，要測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)與目標(biāo)物的距離和目標(biāo)物所在的方位，繪制能見度目標(biāo)物分布圖第17頁/共36頁18能見度目標(biāo)分布圖繪圖方法：一般是先產(chǎn)紙上畫九個(gè)同心圓。圓心代表觀測(cè)點(diǎn)，自近而遠(yuǎn)地每圈分別代表0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0，10.0，20.0，50.0千米的距離。然后把所有目標(biāo)物(以其簡(jiǎn)略圖形或編號(hào))按其所在方位、距離分別標(biāo)在相應(yīng)的位置上。第18頁/共36頁19第19頁/共36頁20 觀測(cè)四周事先測(cè)定的各目標(biāo)物，根據(jù)“能見”的最遠(yuǎn)目標(biāo)物和“不能見”的最近目標(biāo)物，從而判定當(dāng)時(shí)的能見距離。如觀測(cè)到某方向某一目標(biāo)物剛好“能見”，而再遠(yuǎn)一些的目標(biāo)物就不“能見”時(shí)，剛好“能見”的目標(biāo)物的距離就

8、是該方向的能見距離。 如某一目標(biāo)物輪廓清晰，但沒有更遠(yuǎn)的或看不到更遠(yuǎn)的目標(biāo)物時(shí)，可據(jù)此酌情判定：目標(biāo)物的顏色，細(xì)微部分清晰可辨時(shí)，能見度通?？啥樵撃繕?biāo)物距離的五倍以上；目標(biāo)物的顏色，細(xì)微部分隱約可辨時(shí)，能見度可定為該目標(biāo)物距離的二倍半到五倍；目標(biāo)物的顏色，細(xì)微部分很難分辨時(shí)，能見度可定為大于該目標(biāo)物的距離，但不應(yīng)超過二倍半。 第20頁/共36頁21一些特殊地域的水平能見度觀測(cè)方法 在沙漠、草原、海島或其它地物稀少的地區(qū)，可采用人工設(shè) 置目標(biāo)物，并視其清晰程度來判定能見度。人工設(shè)置的目標(biāo)物，一般多用來估計(jì)1.千米以內(nèi)的能見度，其大小要適度，材料因地制宜(木板、土墻、水泥預(yù)制件等)，向著觀測(cè)點(diǎn)的

9、一面應(yīng)涂成黑色，以與天空背景有清楚的對(duì)比?？拷?湖)岸的站或海島站，其朝向海(湖)方向的能見度，還可以水天線(即海、天相接的線)的清晰程度。第21頁/共36頁22第22頁/共36頁23夜間水平能見度的觀測(cè)方法 夜間由于光照條件限制，能見度觀測(cè)最好是用發(fā)光物體作為目標(biāo)物，根據(jù)燈光強(qiáng)度和距離，查出相應(yīng)的能見距離。 在無條件利用目標(biāo)燈進(jìn)行觀測(cè)的情況下，則只能根據(jù)天黑前能見度的變化趨勢(shì)，當(dāng)時(shí)天氣現(xiàn)象和氣象要素的變化情況，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以估計(jì)。夜間觀測(cè)能見度時(shí)，應(yīng)在黑暗處停留至少五分鐘，待眼睛適應(yīng)環(huán)境后進(jìn)行觀測(cè)。 凡是有條件的地方，均應(yīng)在各方向選擇一些固定的目標(biāo)燈來作為觀測(cè)能見度的依據(jù)。 目標(biāo)燈應(yīng)選擇

10、位于開闊地帶不受地方性煙霧影響的、燈光強(qiáng)度不變的、不帶顏色的、沒有燈罩的、白色的、孤立的點(diǎn)光源第23頁/共36頁24第24頁/共36頁25 不是選定的目標(biāo)燈（如廠礦、居民點(diǎn)、街道等照明用燈），由于強(qiáng)度不一，且互相影響，形成光帶，不易辨認(rèn)，不能用作觀測(cè)能見度的依據(jù)。但可通過觀測(cè)這些光源的能見與否及其清晰程度，作為判斷能見度變化趨勢(shì)的參考。應(yīng)當(dāng)注意的是，這些光源與測(cè)點(diǎn)的距離并非能見距離。 第25頁/共36頁26氣象光學(xué)視程的儀器測(cè)量 第26頁/共36頁27氣象光學(xué)視程的儀器測(cè)量 能見度測(cè)量的基本方程是布格朗伯定律。1876年，Allard提出了從已知強(qiáng)度的點(diǎn)光源發(fā)出的光的衰減定律，它是距離和消光系

11、數(shù)的函數(shù)。 若有大量合適的能見度目標(biāo)物可用于直接觀測(cè)，使用儀器進(jìn)行白天能見度的測(cè)量并非總是有利的。 然而，對(duì)夜間觀測(cè)或當(dāng)沒有可用的能見度目標(biāo)物時(shí)或?qū)ψ詣?dòng)觀測(cè)系統(tǒng)來說，能見度測(cè)量?jī)x器是很有用的。 第27頁/共36頁28 用于測(cè)量氣象光學(xué)視程的儀器可分為以下兩類： a）用于測(cè)量水平空氣柱的消光系數(shù)或透射因數(shù)。光的衰減是由沿光束路徑上的微粒散射和吸收造成的。 b）用于測(cè)量小體積空氣對(duì)光的散射系數(shù)。在自然霧中，吸收通常可忽略，散射系數(shù)可視作與消光系數(shù)相同。 第28頁/共36頁29 1、透射能見度儀 透射能見度儀采用測(cè)量發(fā)射器和接收器之間水平空氣柱的平均消光(透射)系數(shù)而算出能見度。發(fā)射器提供一個(gè)經(jīng)過調(diào)

12、制的定常平均功率的光通量源，接收器主要由一個(gè)光檢測(cè)器組成。由光檢測(cè)器輸出測(cè)定透射系數(shù)，再據(jù)此計(jì)算消光系數(shù)和氣象光學(xué)視程。 透射能見度儀測(cè)定氣象光學(xué)視程是根據(jù)準(zhǔn)直光束的散射和吸收導(dǎo)致光的損失的原理，所以它與氣象光學(xué)視程的定義密切相關(guān)，觀測(cè)的能見距離與能見度很一致。 發(fā)射器和接收器之間光束傳遞距離稱為基線，可從幾米到150m。它取決于氣象光學(xué)視程值的范圍與測(cè)量結(jié)果應(yīng)用情況。第29頁/共36頁30 2、散射能見度儀 散射能見度儀是測(cè)量散射系數(shù)從而估算出氣象光學(xué)視程的儀器。 下圖為一個(gè)前向散射能見度儀，由發(fā)送器、接收器與處理器組成。發(fā)射器發(fā)出近紅外光脈沖，接收器測(cè)量的是與發(fā)射光束成33角的散射光束，然

13、后由處理器計(jì)算出氣象光學(xué)視程。 散射能見度儀的優(yōu)點(diǎn)是基線長(zhǎng)度很短，光源與接收安在同一支架上，避免基線難以對(duì)準(zhǔn)的缺陷。第30頁/共36頁31散射式能見度儀第31頁/共36頁32儀器測(cè)量氣象光學(xué)視程的誤差分析 用來測(cè)量氣象光學(xué)視程的實(shí)際使用的儀器，相對(duì)與觀測(cè)者所觀測(cè)的大氣來說只是采集了小范圍的大氣樣本。如果所取樣的空氣體積代表了觀測(cè)點(diǎn)周圍以氣象光學(xué)視程為半徑的區(qū)域內(nèi)的大氣，儀器就能對(duì)氣象光學(xué)視程提供一個(gè)準(zhǔn)確的測(cè)量。 很容易設(shè)想在出現(xiàn)不均勻的霧、局地的雨或雪暴的情況下，儀器的讀數(shù)可能出現(xiàn)誤導(dǎo)，然而，經(jīng)驗(yàn)表明，這種情況并不經(jīng)常發(fā)生。用儀器連續(xù)監(jiān)測(cè)氣象光學(xué)視程，常會(huì)比不用儀器的觀測(cè)者，提前檢測(cè)到氣象光學(xué)

14、視程的變化。 第32頁/共36頁33 當(dāng)討論測(cè)量的代表性時(shí)，另一個(gè)應(yīng)該考慮的因素是大氣本身的均勻性。對(duì)所有的氣象光學(xué)視程值，一個(gè)小體積大氣的消光系數(shù)，通常會(huì)快速的、不規(guī)則的波動(dòng)。由沒有裝平滑或平均系統(tǒng)的散射儀和短基線透射儀得到的單個(gè)氣象光學(xué)視程測(cè)量值，可表現(xiàn)出明顯的偏差。 因此有必要進(jìn)行多次采樣并將它們進(jìn)行平滑或平均以獲得氣象光學(xué)視程的具有代表性的值。第33頁/共36頁34 WMO的研究結(jié)果表明：校準(zhǔn)和維護(hù)的好的透射儀，當(dāng)氣象光學(xué)視程高達(dá)60倍于其基線時(shí)，可以提供只有約10%標(biāo)準(zhǔn)誤差的氣象光學(xué)視程的測(cè)量值。 WMO的研究結(jié)果表明：用散射儀測(cè)定較低的氣象光學(xué)視程值時(shí)遠(yuǎn)沒有用透射儀測(cè)的準(zhǔn)確，在其測(cè)量值中呈現(xiàn)出很大的變動(dòng)性。 事實(shí)證明，散射儀作為一種測(cè)量手段，較透射儀受降水的影響要大一些，最好的散射儀只很少或