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大气能见度

   日期:2016-09-23     来源:百度百科    浏览:59    

  大气能见度(Visibility)是反映大气透明度的一个指标。一般定义为具有正常视力的人在当时的天气条件下还能够看清楚目标轮廓的最大地面水平距离。还有一种定义为目标的最后一些特征已经消失的最小距离。

  大气能见度

  大气能见度是指视力正常的人能从背景(天空或地面)中识别出具有一定大小的目标物的最大距离,也称气象视程。按观测者与目标物的所在高度不同分为水平能见度、斜视能见度和铅直能见度三类。大气能见度与航空、航海、陆上交通、高空摄影、天文观测以及军事行动等都有直接关系,是表征大气光学性质的常用要素,在实际观测中分为10个等级。

  测量大气能见度一般可用目测的方法,也可以使用大气透射仪、激光能见度自动测量仪等测量仪器测量。能见度的观测大都还是以人工目测为主,规范性、客观性相对较差。大气透射仪是通过光束透过两固定点之间的大气柱直接测量气柱透射率,以此来推算能见度的值,这种方法要求光束通过足够长的大气柱,测量的可靠性受光源及其他硬件系统工作稳定性的影响,一般只适用于中等以下能见度的观测,而在雨、雾等低能见度天气,会因水汽吸收等复杂条件造成较大误差。而激光能见度自动测量仪是通过激光测量大气消光系数的方法来推算能见度,相对而言,较为客观和准确,但这种仪器成本昂贵、维护费用高、操作复杂,而且,在雨、雾天也难以进行正常观测,因而难以推广。中国科技大学研制的数字摄像法自动测量能见度的仪器系统,通过数字化摄像机直接摄取选定目标物及其背景的图像,然后将图像从图像采集卡传到计算机,通过对所获取的图像进行分析处理,能自动获取能见度的数值。这种方法测量得到的能见度数值和用激光雷达观测的能见度值比较接近。

  白昼能见度

  设目标物的视亮度为Lt,背景视亮度为Lb,这两者的差异可用对比C 来表示:

  C 是距离的函数。人眼对于远处足够大物体能分辨的最小的亮度对比值ε 称为对比感阈,对视力正常的静止观测者而言,ε的平均值为0.02。当距离R 处的目标物满足C(R)=ε,则R就是能见度。

  在大气水平均匀的假定下,可以导出白天水平能见度R的基本方程:

  式中μ是地平方向的消光系数;Lh是地平方向的天空亮度;C*=喣(L*t-L*b/L*b)喣是目标物和背景固有亮度的对比,L*t和L*b分别为目标物和背景的固有亮度。由基本方程可以看出,能见度与目标物、天空背景及大气的光学特性都有关系。大气越浑浊,即消光系数μ越大,能见度越小。对于以地平线附近的天空为背景的黑色目标物来说,L*b=Lh,L*t=0,所以基本方程可化简为。若取ε=0.02,则水平能见度R =3.912/μ(公里)。如能测出消光系数,则可根据此式计算出能见度。在可见光波段一般采用0.55微米波长的消光系数近似表示平均消光系数。因为大气中的消光系数随波长的增长而减小(见大气消光),所以波长增长时,能见度将增大。消光系数与能见度和波长λ的关系为

  式中R 以公里为单位,μλ以公里-1为单位。在实际观测中,可根据测定的大气消光系数来确定水平能见度,但对斜视能见度和铅直能见度还没有很好的测量方法。

  夜间能见度

  夜间的能见度和白昼不同。每当黑夜来临,物体和背景亮度大为减小,加上黑夜里人眼对亮度或色彩的对比感觉较为迟钝,不能根据亮度对比来确定能见度。此时对微弱的光流则较为敏感。黑夜里某一光信号能否被发现,主要取决于光源对观测点所产生的照度。光强为I的点光源对距离r处的人眼产生的照度为

  如果Es是人眼的照度感阈,则相应的夜间能见度V 将满足:

  所以夜间能见度取决于大气的消光特性和光的强度。

 
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