Видимость

В метеорологии видимость является мерой расстояния на котором можно отчетливо различить объект или свет. Он сообщается в коде приземных наблюдений за погодой и METAR либо в метрах, либо в статутных милях, в зависимости от страны. Видимость влияет на все виды движения: дороги, парусный спорт и авиацию. Метеорологическая видимость относится к прозрачности воздуха: в темноте метеорологическая видимость остается такой же, как днем ​​для того же воздуха.

• 1 Определение
• 2 Вывод
• 3 Туман, туман, дымка и изморозь
• 4 Очень низкая видимость
• 5 Предупреждения о плохой видимости
• 6 Видимость и загрязнение воздуха
• 7 См. Также
• 8 Ссылки
• 9 Дополнительная литература

Самолет, летящий в облака при снижении для посадки

ИКАО Приложение 3 «Метеорологическая служба для международной аэронавигации» содержит следующие определения и примечание:

а) наибольшее расстояние, на котором черный объект подходящих размеров, расположенный у земли, можно увидеть и распознать при наблюдении на ярком фоне;

б) наибольшее расстояние, на котором огни в 1000 кандел можно увидеть и опознать на неосвещенном фоне.

Примечание. Эти два расстояния имеют разные значения в воздухе для данного коэффициента ослабления, и последний б) меняется в зависимости от фоновой освещенности. Первый a) представлен метеорологической оптической дальностью (MOR).

Приложение 3 также определяет дальность видимости на ВПП (RVR) как:

дальность, в которой пилот воздушного судна по осевой линии взлетно-посадочной полосы можно увидеть разметку поверхности взлетно-посадочной полосы или огни, очерчивающие взлетно-посадочную полосу или определяющие ее осевую линию.

Туманный утренняя дорога В ясные дни горизонт Тель-Авива виден с гор Кармель, 80 км к северу

В исключительно чистом воздухе в Арктике или в горных районах видимость может достигать 240 км (150 миль) при наличии больших отметок, таких как горы или высокие хребты. Однако видимость часто несколько снижается из-за загрязнения воздуха и высокой влажности. Различные метеостанции сообщают об этом как о дымке (сухой) или туман (влажный). Туман и дым могут снизить видимость почти до нуля, что делает вождение чрезвычайно опасным. То же самое может произойти во время песчаной бури в пустынных районах и вблизи них, или с лесными пожарами. Сильный дождь (например, от грозы ) не только вызывает плохую видимость, но и не позволяет быстро затормозить из-за аквапланирования. Метели и наземные метели (метель) также частично определяются плохой видимостью.

Для определения видимости исследуется случай, когда объект совершенно черного просматривается на идеально белом фоне. Визуальный контраст, C V (x), на расстоянии x от черного объекта определяется как относительная разница между интенсивностью света фона и объекта

$CV\; (x)\; =\; FB\; (x)\; -\; F\; (x)\; FB\; (x)\; \{\backslash \; displaystyle\; C\; \_\; \{\backslash \; text\; \{V\}\}\; (x)\; =\; \{\backslash \; frac\; \{F\; \_\; \{\backslash \; text\; \{B\}\}\; (x)\; -F\; (\; x)\}\; \{F\; \_\; \{\backslash \; text\; \{B\}\}\; (x)\}\}\}$

где F B (x) и F (x) - интенсивности фона и объекта, соответственно. Поскольку объект считается абсолютно черным, он должен поглощать весь падающий на него свет. Таким образом, когда x = 0 (у объекта), F (0) = 0 и C V (0) = 1.

Между объектом и наблюдателем F (x) находится на него влияет дополнительный свет, который рассеивается в поле зрения наблюдателя, и поглощение света газами и частицами. Свет, рассеянный частицами за пределами конкретного луча, может в конечном итоге способствовать энергетической освещенности на мишени, явление, известное как многократное рассеяние. В отличие от поглощенного света, рассеянный свет не теряется системой. Скорее, он может менять направление и вносить вклад в другие направления. Он теряется только из-за исходного луча, движущегося в одном конкретном направлении. Вклад многократного рассеяния в энергетическую освещенность в точке x модифицируется коэффициентом рассеяния отдельных частиц, числовой концентрацией частиц и глубиной луча. Изменение интенсивности dF является результатом этих эффектов на расстоянии dx. Поскольку dx является мерой количества взвешенных газов и частиц, предполагается, что уменьшенная доля F пропорциональна расстоянию dx. Дробное сокращение F равно

$d\; F\; =\; -\; b\; ext\; F\; dx\; \{\backslash \; displaystyle\; dF\; =\; -b\; \_\; \{\backslash \; text\; \{ext\}\}\; Fdx\}$

, где b ext - коэффициент затухания. Рассеяние фонового света в поле зрения наблюдателя может увеличивать F на расстоянии dx. Это увеличение определяется как b 'F B (x) dx, где b' - постоянная величина. Общее изменение интенсивности выражается как

$d\; F\; (x)\; =\; [b\; \prime \; FB\; (x)\; -\; b\; ext\; F\; (x)]\; dx\; \{\backslash \; displaystyle\; dF\; (x)\; =\; \backslash \; left\; [b\text{'}F\; \_\; \{\backslash \; text\; \{B\}\}\; (x)\; -b\; \_\; \{\backslash \; text\; \{ext\}\}\; F\; (x)\; \backslash \; right]\; dx\}$

Поскольку F B представляет интенсивность фона, он не зависит от x по определению. Следовательно,

$d\; FB\; (x)\; =\; 0\; =\; [b\; \prime \; FB\; (x)\; -\; b\; ext\; FB\; (x)]\; dx\; \{\backslash \; displaystyle\; dF\; \_\; \{\backslash \; text\; \{B\}\}\; (x)\; =\; 0\; =\; \backslash \; left\; [b\; \text{'}F\; \_\; \{\backslash \; text\; \{B\}\}\; (x)\; -b\; \_\; \{\backslash \; text\; \{ext\}\}\; F\; \_\; \{\backslash \; text\; \{B\}\}\; (x)\; \backslash \; right]\; dx\}$

Из этого выражения ясно, что b' должен быть равно b ext. Таким образом, визуальный контраст C V (x) подчиняется закону Бера – Ламберта

$d\; CV\; (x)\; dx\; =\; -\; b\; ext\; CV\; (x)\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; frac\; \{dC\; \_\; \{\backslash \; text\; \{V\}\}\; (x)\}\; \{dx\}\}\; =\; -\; b\; \_\; \{\backslash \; text\; \{ext\}\}\; C\; \_\; \{\backslash \; text\; \{V\}\}\; (x)\}$

что означает, что контраст экспоненциально уменьшается с расстояние от объекта:

$CV\; (x)\; =\; exp\; \; (-\; b\; ext\; x)\; \{\backslash \; displaystyle\; C\; \_\; \{\backslash \; text\; \{V\}\}\; (x)\; =\; \backslash \; exp\; (-b\; \_\; \{\backslash \; text\; \{ext\}\}\; x)\}$

Лабораторные эксперименты показали, что коэффициенты контрастности от 0,018 до 0,03 ощущаются при типичных условиях дневного просмотра. Обычно для расчета дальности видимости используется коэффициент контрастности 2% (C V = 0,02). Вставка этого значения в приведенное выше уравнение и решение относительно x дает следующее выражение визуального диапазона (уравнение Кошмидера):

$x\; V\; =\; 3.912\; b\; ext\; \{\backslash \; displaystyle\; x\; \_\; \{\backslash \; text\; \{V\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{3.912\}\; \{b\; \_\; \{\backslash \; text\; \{ext\}\}\}\}\}$

с x V в единицах длины. На уровне моря рэлеевская атмосфера имеет коэффициент экстинкции приблизительно 13,2 × 10 м на длине волны 520 нм. Это означает, что в максимально чистой атмосфере видимость ограничена примерно 296 км.

Восприятие видимости зависит от нескольких физических и визуальных факторов. Реалистичное определение должно учитывать тот факт, что зрительная система человека (HVS) очень чувствительна к пространственным частотам, а затем использовать преобразование Фурье и функцию контрастной чувствительности HVS для оценки видимости.

Международное определение туман - это видимость менее 1 км (3 300 футов); туман - это видимость от 1 км (0,62 мили) до 2 км (1,2 мили) и дымка от 2 км (1,2 мили) до 5 км (3,1 мили). Обычно предполагается, что туман и туман состоят в основном из капель воды, дымка и дым могут иметь меньший размер частиц. Это имеет значение для датчиков, таких как тепловизоры (TI / FLIR ), работающих в дальнем ИК-диапазоне на длинах волн около 10 мкм, которые лучше способны проникают в дымку и некоторые дымы, потому что размер их частиц меньше длины волны; поэтому ИК-излучение существенно не отклоняется и не поглощается частицами.

В условиях тумана возможны случайные ледяная морось и снег. Обычно это происходит при температуре ниже 0 ° C (32 ° F). Эти условия опасны из-за образования льда, который может быть смертельным, особенно из-за плохой видимости, которая обычно сопровождает эти условия на расстоянии менее 1000 ярдов. Сочетание плохой видимости и обледенения может привести к авариям на дорогах. Эти холодные погодные явления в основном вызваны низкорасположенными слоистыми облаками.

Видимость менее 100 метров (330 футов) обычно считается нулевой. В этих условиях дороги могут быть закрыты или могут включаться автоматические сигнальные огни и знаки для предупреждения водителей. Они были установлены в определенных областях, которые постоянно подвергаются плохой видимости, особенно после дорожных происшествий или налетов с участием нескольких транспортных средств.

Кроме того, правительственное агентство погоды часто выпускает рекомендации для условий плохой видимости, например, предупреждение о густом тумане от США Национальная метеорологическая служба. Они обычно рекомендуют автомобилистам избегать путешествия, пока туман не рассеется или не улучшатся другие условия. Поездка в аэропорт также часто задерживается из-за плохой видимости, что иногда приводит к длительному ожиданию из-за минимальной видимости при заходе на посадку и сложности безопасного перемещения воздушного судна по земле в условиях плохой видимости.

Снижение видимости, вероятно, является наиболее очевидным признаком загрязнения воздуха. Ухудшение видимости вызвано поглощением и рассеянием света частицами и газами в атмосфере. Поглощение электромагнитного излучения газами и частицами иногда является причиной изменения цвета в атмосфере, но обычно не оказывает значительного влияния на ухудшение видимости.

Рассеяние частицами значительно ухудшает видимость. Видимость снижается из-за значительного рассеяния частиц между наблюдателем и удаленным объектом. Частицы рассеивают свет от солнца и остальной части неба через луч зрения наблюдателя, тем самым уменьшая контраст между объектом и фоном неба. Частицы, которые наиболее эффективно снижают видимость (на единицу массы аэрозоля ), имеют диаметр в диапазоне 0,1–1,0 мкм. Влияние молекул воздуха на видимость незначительно для малых расстояний видимости, но его необходимо учитывать для дальностей более 30 км.

• Коэффициент матовости

• Seinfeld, John H. ; Пандис, Спирос Н. (2006). Химия и физика атмосферы - от загрязнения воздуха до изменения климата (2-е изд.). John Wiley and Sons, Inc. ISBN 0-471-82857-2.