Wildfire Smoke and Daylight Spectrum: How Fresh vs. Ikääntynyt savu muuttaa valoa ajan myötä (ja kuinka kompensoida)

Wildfire-savu- ja päivänvalospektri: kuinka tuore vs. ikääntynyt savu muuttaa valoa ajan myötä (ja kuinka kompensoida)

Päivänä, jolloin syttyy metsäpalo, mene ulos. Se on oranssi taivas. Jopa keskipäivällä valo näyttää olevan auringonlasku. Siellä useimmat ihmiset pysähtyvät. Mutta oranssi valo on kallista, jos käytät aurinkopaneeleja, otat kuvia elämiseen tai viljelet kasveja sisätiloissa.

Savun aiheuttama päivänvalon muutos ei ole ainoa ongelma. Ongelmana on, että savu muuttaa päivänvaloa jatkuvasti. Tuoreen savun vaikutus eroaa päivän -vanhan savun vaikutuksesta. Sitä ei myöskään käsitellä useimmissa kirjoissa.

Tällä oppaalla saavutetaan kolme asiaa:

osoittaa tuoreen savun vaikutukset valospektriin käyttäen todellisia lukuja.

selittää, miksi savun absorboima sinisen valon määrä vaihtelee ajan myötä.

tarjoaa sinulle vaiheittaisen--vaiheittaisen valaistussuunnitelman, jotta voit korvata sen

Aloitetaan siitä, mitä voit todella nähdä.

1. Ensinnäkin, miten uusi metsäpalon savu vaikuttaa päivänvaloon?

1.1 Suora vaikutus: Oranssi/punainen valo jää, sininen valo on estetty

Auringonvalossa on tasapainoinen sekoitus kaikkia näkyviä aallonpituuksia keskipäivällä selkeän taivaan alla. Tämä tasapaino muuttuu rajusti kohti oranssia ja punaista, kun savua on paljon.
Miksi? Koska lyhyet aallonpituudet (sininen ja violetti) hajoavat ja absorboivat savuhiukkasia paljon useammin kuin pitkät aallonpituudet (oranssi ja punainen). Sinisen valon poistaminen saa taivaan näyttämään oranssilta, ei siksi, että savu on oranssia.

Tuntuu myöhäiseltä iltapäivältä, kun astut ulos sumuisena päivänä. Värit ovat hillittyjä. Valkoisilla on meripihkan ulkonäkö. Se on suora tulos.

1.2 Todelliset tiedot: tuoreen savuspektrometrin mittaukset (3440K, SPD Shift)

Laitetaan siihen joitain lukuja.
Kannettavaa spektrometriä käytettiin havaitsemaan päivänvalo keskipäivällä syyskuun 2020 metsäpalojen aikana Portlandissa, Oregonissa. Tyypillinen keskipäivän lämpötila on 5500–6500 K. Se putosi 3440 000, kun oli paljon savua.

Violetti, sininen ja jopa jotkut vihreät aallonpituudet osoittivat selvästi spektritehojakauman (SPD) laskua. Valo liikkui suuntaan580 nm, kirkkaan meripihkan sävy.

Numeroa 3440K ei tarvitse muistaa. Muista vain, että tuore savu poistaa merkittävän osan sinisestä ja vihreästä. Jäljelle jää meripihkaa, kuumennettua ja vähän kasvienergiaa.

1.3 Rayleigh-sironta: Selitys miksi harmaa savu tuottaa keltaista valoa

Harmaat, hiili{0}}pohjaiset hiukkaset muodostavat itse savun. Joten miksi keltainen valo voi tulla harmaasta savusta?
Rayleighin sironta. Pidemmät aallonpituudet (punainen) sirottavat vähemmän kuin lyhyemmät aallonpituudet (sininen). Sininen valo leviää kaikkiin suuntiin, kun auringonvalo kulkee tiheän savuhiukkaskerroksen läpi. Osa siitä ei koskaan pääse aurinkopaneeleihisi tai silmämunallesi. Suurin osa läpi kulkevasta valosta on oranssia ja punaista.

Savu toimii massiivisena sinisenä{0}}sulkevana suodattimena, joka on ripustettu taivaan poikki. Se ei ole oranssi suodatin. Sininen on juuri eliminoitu.

Kuitenkin vain värin muutos voidaan selittää Rayleigh-sironnalla. Sinisen valon absorption määrää se ei selitä. Meidän on tutkittava savun kemiaa tehdäksemme sen.

2. Vastaamaton kysymys: Miksi savu imee niin paljon sinistä valoa?

2.1 Esittelyssä Dominant Absorber, "Dark Brown Carbon" (d-BrC)

Savun hiukkaset eroavat toisistaan. Jotkut ovat nokea tai mustaa hiiltä. Orgaaninen hiili muodostaa osan niistä. Ja ensisijainen syy savun suureen sinisen valon imeytymiseen on erityinen orgaaninen hiili, joka tunnetaan nimellä tummanruskea hiili (d-BrC).
Toisin kuin tavallinen ruskea hiili, d-BrC kestää valovalkaisua ja ei liukene veteen. Se imee edelleen valoa pysyen ilmakehässä. Nature Geosciencessa julkaistun vuonna 2023 julkaistun tutkimuksen mukaan d-BrC on hallitseva lyhytaaltoabsorboija maastopalojen savupiluissa Yhdysvaltojen länsiosissa.

2.2 Mitattu: 3/4 sinisen valon absorptiosta vastaa d-BrC

Kovia lukuja samasta tutkimuksesta:

Kolme-neljännesosaa lyhyestä näkyvän valon absorptiosta (sinistä vihreään) johtuu d-BrC:stä.

Se vastaa 50 % pitkän näkyvän valon (punaisen) absorptiosta.

Musta hiili ei ole ensisijainen syy sinisen valon häviämiseen, jota havaitset savuisena päivänä. Se on peräisin d-BrC:stä. Nämä hiukkaset ovat erittäin viskooseja, pieniä ja pallomaisia. Tieteellisessä kirjallisuudessa niitä kutsutaan usein "tervapalloiksi".

2.3 Tervapallot: Amber Skyn ​​mikroskooppiset hiukkaset

d-BrC näkyy pyöreinä, lasimaisina hiukkasina, kun sitä tarkastellaan elektronimikroskoopilla. Niiden halkaisija on 140-200 nanometriä. Ne eivät vain kytetä; ne muodostuvat korkeiden -lämpötilojen liekkien aikana.

Miksi sinun pitäisi välittää? tervapallojen itsepäisyyden vuoksi. Niiden vaaleneminen kestää jonkin aikaa. Ne imevät sinistä valoa päivien ajan ilmakehässä. Tästä syystä savuinen taivas saattaa pysyä oranssina huomattavan pitkän ajan. Mutta ei loputtomiin.

3. Savun muutokset ajan myötä: mitä useimmat artikkelit eivät kerro sinulle

3.1 Ikääntymisprosessi: valonsironta-valkoisesta valoon-absorboiva (ruskea)

Tuoreen savun väri on ruskea. Se lämmittää ilmakehää absorboimalla lyhytaaltosäteilyä. Savu kuitenkin reagoi kypsyessään hapettimien, kuten OH- ja NO3-radikaalien kanssa. Kemiallinen koostumus muuttuu. Hiukkaset alkavat hajota enemmän ja imevät vähemmän.
Vanha savu muuttuu valkoiseksi. Ilma ei lämpene niin paljon siitä. Valoa hajallaan joka suuntaan. Maahan saavuttavalle valolle tämä on tärkeää.

3.2 Mitattu: valon absorption vähennys jopa 46 %

Verrattuna tuoreeseen savuun, vanhentunut savu voi alentaa valon absorptiota jopa 46 % St. Louisin Washingtonin yliopiston tutkijoiden vuonna 2017 tekemän tutkimuksen mukaan (julkaistu Environmental Science & Technology Lettersissa).
Se on valtava lasku. Muutaman päivän kuluttua sama savupilvi, joka teki keskipäivätaivaastasi oranssin, päästää enemmän sinistä valoa läpi.

3.3 Visuaalinen aikajana: Päivänvalospektrin kehitys (0 h → 24 h → 72 h+)

Kenttämittausten ja laboratorion ikääntymistutkimusten perusteella seuraava aikataulu on likimääräinen:
0–12 tuntia (uusi savu): CCT välillä 3400K ja 3800K. Vihreät ja siniset aallonpituudet ovat voimakkaasti mykistetty. Taivas näyttää olevan oranssista ruskeaan. Aurinkoa ei usein näy.

Varhainen ikääntyminen (12–24 tuntia): CCT nousee 4000–4500 K. Pieni sininen valo palaa. Taivas muuttuu kellertäväksi oranssin sijaan.

24–72 tuntia (siirtymävaihe): CCT 4500–5000K. Sininen valo paranee edelleen. Taivas näyttää sumean valkoiselta, jossa on aavistus keltaista.

CCT lähestyy 5000K–5500K 72 tunnin jälkeen (ikääntynyt savu). Vaikka spektri on lähempänä normaalia, sironta voi silti johtaa kokonaisintensiteetin laskuun.

Sää, palotyyppi ja savutiheys vaikuttavat kaikki tähän aikatauluun. Suunta on kuitenkin aina sama: vanhentunut savu on hajanaisempaa ja valkoisempaa, kun taas tuore savu on oranssimpaa.

4. Tämän aikajanan merkitys jokapäiväisessä elämässäsi

4.1 Kasvattajille ja sisäkasveille:PPFDPalautuminen ja pudotuskäyrä

Kasvit tarvitsevat sinistä valoa kompaktiin kehitykseen ja stomatalin torjuntaan. Sininen valo saattaa heikentyä 60–70 % tuoreen savun läsnä ollessa. PPFD eli fotosynteettisten fotonivuon tiheys pienenee usein 30–50 %.
Kaupallisille viljelijöille tämä merkitsee satojen laskua, venymistä ja hitaampaa kasvua. Hyvä uutinen on, että PPFD toipuu savun ikääntyessä. Kestää kuitenkin jonkin aikaa ennen kuin kaikki palautuu normaaliksi. Ensimmäisten 48 tunnin aikana sinun on säädettävä lisävalaistustasi päivittäin.

4.2 Valkotasapainon painajainen, joka muuttuu joka päivä valokuvaajille

Kamerasi automaattinen valkotasapaino perustuu siihen, että valonlähde on lähellä D65:tä tai päivänvaloa. Kamera ylikorjaa 3440K, kun tulee uutta savua. Kuvat näyttävät liian kylmiltä, ​​joskus jopa violetilta.
Vielä pahempaa, värilämpötila vaihtelee päivittäin. Kello 14 mennessä mukautettu valkotasapaino, joka oli asetettu klo 10.00, saattaa olla väärä. Käytä harmaata korttia, jos kuvaat ulkona savutapahtuman aikana. Tarkista valkotasapainosi muutaman tunnin välein. Vaihtoehtoisesti vaihda manuaaliseen kelviniin ja tee säädöt savun kypsyessä.

4.3 Aurinkopaneelien omistajille: Päivittäiset vaihtelut tehohäviöissä

Tuore savu vähentää huomattavasti suoraa normaalia säteilyä (DNI). Paneeleistasi tuleva hajavalo tuottaa silti jonkin verran tehoa, vaikka kokonaisteho saattaa laskea 20–40 %.

Hajavalo voimistuu savun kypsyessä ja muuttuu siroilevammaksi. Kuitenkin, kunnes pillu katoaa, kokonaissäteilyvoimakkuus pysyy keskiarvon alapuolella. Pidä silmällä päivittäisiä tuotoksiasi. Ei ole kovin hyödyllistä puhdistaa paneelit voimakkaasti savun aikana. Odota, kunnes savu poistuu.

4.4 Kaikille muille: Ikääntyvän savun vaikutus uneen, mielialaan ja visuaaliseen mukavuuteen

Matala sininen valo ja matala värilämpötila voivat saada sinut tuntemaan olosi uneliaaksi ja vähemmän hereille. Se ei ole luovuutta. Vuorokausirytmejä säätelee sininen valo. Kehosi saattaa nähdä hämärän, jos vietät koko päivän 3400K valossa.
Käytä 5000K valaistusta päivän aikana korvataksesi työskentelyn sisätiloissa. Myös silmäsi arvostavat sitä. Oranssissa valossa lukeminen saa silmäsi rasittumaan nopeammin.

5. Korvaus: Aikaan{1}} perustuva valaistussuunnitelma

5.1 Kokonaisidea: Ota puuttuva uudelleen käyttöön iän mukaisesti

Taivas näyttää lämpimältä, joten älä lisää vain lämmintä valoa. Se pahentaa ongelmaa. Ota uudelleen käyttöön siniset ja vihreät aallonpituudet, jotka savu poistivat.

Korvauksen tulee olla savuvaiheen mukainen. Voimakkainta oikaisua tarvitaan tuoreelle savulle. Vanhempi savu vaatii vähemmän.

5.2 Vaihe 1: Tuore savu (0–24 tuntia): Sininen lisäosa +5000K–6500K korkea CRI

CCT: 5000-6500K

CRI: > 90

Sininen lisäosa: Jos viljelet kasveja, lisää ylimääräinen 450 nm.

Miksi? Tuore savu vähentää sinistä valoa yli 50 %. Tarvitset korkean CCT:n ja korkean CRI:n palauttaaksesi värintoiston ja antaaksesi kasveille riittävän sinisen.

5.3 Vaihe 2: Väliaikainen savu (24–72 tuntia):Täysi spektriCCT: 4000K - 5000K

Tyyppi: LED täydellä spektrillä

Spektri alkaa parantua. Raskassinisiä lisäravinteita ei enää tarvita. Yleensä kunnollinen koko-spektrivalo 4000–5000K alueella riittää.

5.4 Vaihe 3: Vanhentunut savu (72h+): 3500K–4500K, Tasaisuus CCT: 3500K–4500K

Prioriteetti: Tasainen peittävyys maksimivoimakkuuden sijaan

Spektri on lähes tyypillinen tässä vaiheessa. Valo on kuitenkin edelleen hajallaan kuin normaalisti. Varmista, että työtilasi on tasaisesti valaistu keinovalolla.

5.5 Mitä ei saa tehdä: käyttö"Lämmin valkoinen" (2700K)yksin pahentaa tilannetta.

Yleisin virhe on tämä. Yrittääkseen "sovittaa" oranssin taivaan ihmiset etsivät lämpimiä valkoisia valoja. Tämä tekee ongelmasta kaksi kertaa vakavamman. Lämpimien valkoisten lamppujen sininen väri (2700K) on jo alhainen. Sinisen valon taso heikkenee entisestään, kun yhdistät ne savuiseen päivään.
Käytä valoja, joissa on korkea CCT ja korkea CRI. Älä yritä sovittaa taivasta. Korvaa se.

6. Kaikki ilmakehän sameat eivät ole samanlaisia: Savu vs. muut

Savu on ainutlaatuinen, koska se vanhenee kemiallisesti. Sumu ja pilvet eivät.

7. Valon laadun pitäminen silmällä savun ilmaantuessa

7.1 Visuaaliset vihjeet: Mitä nähdä taivaalla joka vaiheessa

Tuore: Oranssista ruskeaan taivas, näkymätön aurinko
Siirtymävaihe: kultainen taivas, tuskin näkyvä aurinko

Ikä: Valkoinen taivas, utuinen mutta havaittavissa oleva aurinko

Visuaalisia vihjeitä on vaikea tulkita. Käytä niitä vain nopeaan arvaukseen.

7.2 Alhaiset-tekniset resurssit: CCT-arviointisovellukset älypuhelimille

CCT voidaan arvioida puhelimesi kamerasta käyttämällä sovelluksia, kuten Colorimeter tai LightSpectrum Pro. Vaikka ne eivät ole laboratorio{1}}tasoa, ne riittävät määrittämään, oletko 3500 tkm vai 5000 tkm.

7.3 Asiantuntijalaitteet: Kannettavat spektrometrit

Kädessä pidettävään spektrometriin sijoittaminen kannattaa, jos hallitset kaupallista kasvua tai valokuvastudiota. Voit saada CCT:n, CRI:n ja täydellisen SPD:n yhdellä mittauksella. Voit määrittää savun tarkan vaiheen.

FAQ

Ota yhteyttä
Kevin Rao

Sähköposti:bwzm12@benweilighting.com

Puh/Whatsapp:+8619972563753