Wildfire Smoke and Daylight Spectrum: How Fresh vs. Starý dym mení svetlo v priebehu času (a ako to kompenzovať)

Divoký dym a spektrum denného svetla: Ako čerstvý a starý dym mení svetlo v priebehu času (a ako to kompenzovať)

V deň, keď je požiar, idete von. Je oranžová obloha. Dokonca aj na poludnie sa svetlo javí ako západ slnka. Tam sa väčšina ľudí zastaví. Ale to oranžové svetlo je drahé, ak prevádzkujete solárne panely, živíte sa fotením alebo pestujete rastliny v interiéri.

Zmena denného svetla dymom nie je jediným problémom. Problém je v tom, že denné svetlo neustále mení dym. Vplyv čerstvého dymu sa líši od účinku denného-fajčenia. Okrem toho sa o tom vo väčšine dokumentov nehovorí.

Táto príručka umožňuje dosiahnuť tri veci:

demonštruje účinky čerstvého dymu na svetelné spektrum pomocou skutočných čísel.

vysvetľuje, prečo sa množstvo modrého svetla absorbovaného dymom v priebehu času mení.

vám poskytne podrobný{0}}plán osvetlenia{0}}za{1}}krokom, aby ste si to mohli vynahradiť

Začnime tým, čo vlastne môžete vidieť.

1. Po prvé, ako ovplyvňuje denné svetlo nový dym z divokého požiaru?

1.1 Priamy dopad: Oranžové/červené svetlo zostáva, modré svetlo je blokované

Slnečné svetlo má vyváženú zmes všetkých viditeľných vlnových dĺžok na poludnie pod jasnou oblohou. Táto rovnováha sa drasticky posunie smerom k oranžovej a červenej, keď je veľa dymu.
prečo? Pretože krátke vlnové dĺžky (modrá a fialová) sú rozptýlené a absorbované časticami dymu oveľa častejšie ako dlhé vlnové dĺžky (oranžová a červená). Odstránenie modrého svetla spôsobuje, že obloha vyzerá oranžovo, nie preto, že je oranžový dym.

Je to ako neskoré popoludnie, keď vyjdete von do zahmleného dňa. Farby sú tlmené. Biele majú jantárový vzhľad. To je priamy výsledok.

1.2 Aktuálne údaje: Merania spektrometra čerstvého dymu (3440 K, posun SPD)

Dajme na to nejaké čísla.
Prenosný spektrometer sa použil na detekciu denného svetla na poludnie počas lesných požiarov v septembri 2020 v Portlande v Oregone. Typická poludňajšia teplota je medzi 5500 K a 6500 K. Keď bolo veľa dymu, klesla na 3440 K.

Fialová, modrá a dokonca aj niektoré zelené vlnové dĺžky jasne naznačovali pokles spektrálneho rozloženia výkonu (SPD). Svetlo sa pohybovalo v smere580 nm, jasný jantárový odtieň.

Číslo 3440K si nemusíte pamätať. Len majte na pamäti, že značná časť modrej a zelenej je eliminovaná čerstvým dymom. Čo zostáva, je jantár, vyhrievaný a s nízkym obsahom rastlinnej energie.

1.3 Rayleighov rozptyl: Vysvetlenie, prečo šedý dym vytvára jantárové svetlo

Sivé častice na báze uhlíka- tvoria samotný dym. Prečo teda môže jantárové svetlo pochádzať zo sivého dymu?
Rayleighov rozptyl. Dlhšie vlnové dĺžky (červená) sa rozptyľujú menej ako kratšie vlnové dĺžky (modrá). Modré svetlo je rozptýlené vo všetkých smeroch, keď slnečné svetlo prechádza cez hustú vrstvu častíc dymu. Časť z neho sa nikdy nedostane na vaše solárne panely alebo očné buľvy. Väčšina svetla, ktoré prechádza, je oranžová a červená.

Dym funguje ako obrovský modrý-blokovací filter zavesený na oblohe. Nie je to oranžový filter. Modrá je jednoducho eliminovaná.

Avšak iba zmena farby môže byť vysvetlená Rayleighovým rozptylom. Množstvo absorpcie modrého svetla sa tým nevysvetľuje. Aby sme to dosiahli, musíme preskúmať chemické zloženie dymu.

2. Nezodpovedaná otázka: Prečo dym pohlcuje toľko modrého svetla?

2.1 Predstavujeme dominantný absorbér, „tmavohnedý uhlík“ (d-BrC)

Častice dymu sa navzájom líšia. Niektoré sú sadze alebo čierny uhlík. Niektoré z nich tvorí organický uhlík. A primárnou príčinou vysokej absorpcie modrého svetla dymom je konkrétny druh organického uhlíka známy ako tmavohnedý uhlík (d-BrC).
Na rozdiel od bežného hnedého uhlíka je d-BrC odolný voči fotobieleniu a nerozpustný vo vode. Pokračuje v absorbovaní svetla, zatiaľ čo zostáva v atmosfére. Podľa štúdie z roku 2023 publikovanej v Nature Geoscience je d-BrC prevládajúcim krátkovlnným absorbérom dymu z požiarov na západe Spojených štátov.

2.2 Merané: 3/4 absorpcie modrého svetla prispieva d-BrC

Tvrdé čísla z tej istej štúdie:

Tri{0}}štvrtiny krátkej absorpcie viditeľného svetla (modrá až zelená) sa pripisujú d-BrC.

Je zodpovedný za 50 % absorpcie dlhého viditeľného svetla (červeného).

Čierny uhlík nie je primárnou príčinou straty modrého svetla, ktorú pozorujete počas zafajčeného dňa. Pochádza z d-BrC. Tieto častice sú extrémne viskózne, malé a guľovité. Vo vedeckej literatúre sa často označujú ako „dechtové gule“.

2.3 Tar Balls: The Amber Sky's Microscopic Particles

d-BrC sa pri pohľade pod elektrónovým mikroskopom javí ako okrúhle, sklovité častice. Ich priemer sa pohybuje od 140 do 200 nanometrov. Nielen tlejú; vznikajú pri vysokých-plameňoch.

Prečo by ste to mali brať? kvôli tvrdohlavosti dechtových guličiek. Chvíľu trvá, kým vyblednú. Pokračujú v absorbovaní modrého svetla niekoľko dní, zatiaľ čo zostávajú v atmosfére. Z tohto dôvodu môže dymová obloha zostať oranžová po značnú dobu. Ale nie donekonečna.

3. Zmeny dymu v priebehu času: Čo vám väčšina článkov nepovie

3.1 Proces starnutia: Svetlo-Rozptyl (biele) do svetla-Pohlcovanie (hnedé)

Farba čerstvého dymu je hnedá. Ohrieva atmosféru absorbovaním krátkovlnného žiarenia. Dym však pri dozrievaní reaguje s oxidantmi, ako sú radikály OH a NO3. Chemický make-up sa mení. Častice sa začnú viac rozptyľovať a menej absorbovať.
Dym, ktorý je starší, sa zmení na biely. Vzduch sa pri ňom toľko nezohrieva. Svetlo je rozptýlené všetkými smermi. Pre svetlo, ktoré dopadá na Zem, je to dôležité.

3.2 Namerané: Zníženie absorpcie svetla až o 46 %

V porovnaní s čerstvým dymom môže starý dym podľa štúdie výskumníkov z Washingtonskej univerzity v St. Louis z roku 2017 (publikovanej v Environmental Science & Technology Letters) znížiť absorpciu svetla až o 46 %.
To je obrovský pokles. Po niekoľkých dňoch ten istý oblak dymu, vďaka ktorému bola vaša poludňajšia obloha oranžová, prepustí viac modrého svetla.

3.3 Vizuálna časová os: Vývoj spektra denného svetla (0 h → 24 h → 72 h+)

Na základe terénnych meraní a laboratórneho výskumu starnutia je približný nasledujúci harmonogram:
0–12 hodín (nový dym): CCT medzi 3400 K a 3800 K. Zelené a modré vlnové dĺžky sú silne tlmené. Obloha sa zdá byť oranžová až hnedá. Slnko je často neviditeľné.

Skoré starnutie (12–24 hodín): CCT stúpa na 4000K–4500K. Vracia sa trochu modrého svetla. Obloha sa namiesto oranžovej zafarbí do žlta.

24–72 hodín (prechodné): CCT medzi 4500K a 5000K. Modré svetlo sa stále zlepšuje. Obloha sa javí ako rozmazaná biela so žltým nádychom.

CCT sa blíži k 5000K – 5500K po 72 hodinách (starý dym). Aj keď je spektrum bližšie k normálu, rozptyl môže stále viesť k zníženiu celkovej intenzity.

Počasie, typ požiaru a hustota dymu ovplyvňujú tento rozvrh. Smer je však vždy rovnaký: starý dym je viac rozptýlený a biely, zatiaľ čo čerstvý dym je viac oranžový.

4. Význam tejto časovej osi pre váš každodenný život

4.1 Pre pestovateľov a izbové rastliny:PPFDZotavenie a pokles krivky

Pre kompaktný vývoj a kontrolu prieduchov vyžadujú rastliny modré svetlo. Modré svetlo sa môže v prítomnosti čerstvého dymu znížiť o 60 – 70 %. PPFD alebo hustota fotosyntetického fotónového toku sa často znižuje o 30–50 %.
Pre komerčných pestovateľov to znamená znížené výnosy, rozťahovanie a pomalší rast. Dobrou správou je, že PPFD sa zotavuje ako starnutie dymom. Chce to však čas, kým sa všetko vráti do normálu. Počas prvých 48 hodín musíte vykonávať každodenné úpravy doplnkového osvetlenia.

4.2 Nočná mora s vyvážením bielej, ktorá sa pre fotografov mení každý deň

Automatické vyváženie bielej vo vašom fotoaparáte je založené na zdroji svetla blízkom D65 alebo dennému svetlu. Fotoaparát prekoriguje na 3440 K, keď sa objaví nový dym. Obrázky sa javia príliš chladné, niekedy až fialové.
Ešte horšie je, že teplota farieb sa mení každý deň. Do 14:00 môže byť vlastné vyváženie bielej farby nastavené na 10:00 nesprávne. Ak strieľate vonku počas dymu, použite sivú kartu. Každých pár hodín skontrolujte vyváženie bielej. Prípadne zmeňte na manuálne Kelvina a vykonajte úpravy, keď dym dozrieva.

4.3 Pre vlastníkov solárnych panelov: Denné odchýlky vo výstupnej strate

Priama normálna ožiarenosť (DNI) je výrazne znížená čerstvým dymom. Rozptýlené svetlo z vašich panelov stále generuje určitú energiu, hoci celkový výkon sa môže znížiť o 20–40 %.

Difúzne svetlo sa zintenzívňuje, keď dym dozrieva a stáva sa viac rozptýleným. Kým však oblak nezmizne, celková ožiarenosť zostáva pod priemerom. Sledujte svoj každodenný výstup. Dôkladné čistenie panelov počas výskytu dymu nepomôže. Vydržte, kým sa dym nerozplynie.

4.4 Pre všetkých ostatných: Vplyv starnúceho dymu na spánok, náladu a vizuálny komfort

Nízke modré svetlo a nízka teplota farieb môžu spôsobiť, že sa budete cítiť ospalí a menej bdelí. To nie je kreativita. Cirkadiánne rytmy sú regulované modrým svetlom. Vaše telo môže vidieť súmrak, ak strávite celý deň vo svetle 3400 K.
Použite osvetlenie 5000K počas dňa, aby ste si vynahradili prácu v interiéri. Ocenia to aj vaše oči. Čítanie v jantárovom svetle spôsobuje rýchlejšie namáhanie očí.

5. Ako sa na to vynahradiť: Časový-plán osvetlenia

5.1 Celková myšlienka: Znovu zaveďte, čo chýba v súlade s vekom

Obloha vyzerá teplá, takže nepridávajte iba teplé svetlo. To problém zhoršuje. Znovu zaveďte modré a zelené vlnové dĺžky, ktoré dym eliminoval.

Kompenzácia by mala byť v súlade s fázou dymu. Najenergickejšia rektifikácia je potrebná pre čerstvý dym. Starší dym vyžaduje menej.

5.2 Fáza 1: Čerstvý dym (0–24 hodín): Modrý doplnok +5000K – 6500K vysoké CRI

CCT: medzi 5000K a 6500K

CRI: > 90

Modrý doplnok: Ak pestujete rastliny, pridajte ďalších 450 nm.

prečo? Modré svetlo je znížené o viac ako 50% čerstvým dymom. Ak chcete obnoviť podanie farieb a dať rastlinám primeranú modrú, potrebujete vysoké CCT a vysoké CRI.

5.3 Fáza 2: Prechodný dym (24-72 hodín):Celé spektrumCCT: 4000K až 5000K

Typ: LED s plným spektrom

Spektrum sa začína zlepšovať. Ťažké modré doplnky už nie sú potrebné. Zvyčajne postačí slušné-spektrálne svetlo v oblasti 4000K – 5000K.

5.4 Fáza 3: Starý dym (72 hodín+): 3500 000 – 4500 000, rovnomernosť CCT: 3500 000 – 4500 000

Priorita: Rovnomerné pokrytie namiesto maximálnej intenzity

Spektrum je v tomto bode takmer typické. Svetlo je však stále rozptýlenejšie ako normálne. Uistite sa, že váš pracovný priestor je rovnomerne osvetlený umelým osvetlením.

5.5 Čo nerobiť: Používanie"Teplá biela" (2700K)sám o sebe situáciu zhorší.

Najčastejšia chyba je práve táto. V snahe „prirovnať“ sa k oranžovej oblohe ľudia siahajú po teplých bielych svetlách. To robí problém dvakrát tak závažným. Modrá farba teplých bielych žiaroviek (2700K) je už nízka. Vaša úroveň modrého svetla sa ešte viac zníži, keď ich skombinujete so zadymeným dňom.
Využite svetlá s vysokým CCT a vysokým CRI. Nesnažte sa vyrovnať oblohe. Vynahradiť si to.

6. Nie všetky atmosférické opary sú rovnaké: Dym vs

Dym je jedinečný, pretože starne chemicky. Opar a mraky nie.

7. Ako dávať pozor na kvalitu svetla, keď sa objaví dym

7.1 Vizuálne podnety: Čo vidieť na oblohe v každej fáze

Svieža: Oranžová až hnedá obloha, neviditeľné slnko
Prechodné: zlatá obloha, ťažko viditeľné slnko

Vek: Biela obloha, zahmlené, no viditeľné slnko

Vizuálne stopy sa ťažko interpretujú. Stačí ich použiť na rýchly odhad.

7.2 Nízke-technické zdroje: Aplikácie na odhad CCT pre smartfóny

CCT možno odhadnúť z fotoaparátu vášho telefónu pomocou aplikácií ako Colorimeter alebo LightSpectrum Pro. Hoci nie sú laboratórnej-triedy, postačujú na určenie, či máte hodnotu 3500K alebo 5000K.

7.3 Expertné prístroje: Prenosné spektrometre

Investícia do ručného spektrometra sa oplatí, ak spravujete komerčné pestovanie alebo fotoateliér. CCT, CRI a kompletný SPD môžete získať jediným meraním. Budete schopní určiť presné štádium dymu.

FAQ

Kontaktovať
Kevin Rao

E-mail:bwzm12@benweilighting.com

Tel/Whatsapp:+8619972563753