Wildfire Smoke And Daylight Spectrum: How Fresh Vs. Stari dim mijenja svjetlost tokom vremena (i kako to kompenzirati)

Dim od šumskog požara i spektar dnevne svjetlosti: koliko svježi u odnosu na stari dim mijenja svjetlost tokom vremena (i kako kompenzirati)

Na dan kada je požar, izlazite napolje. To je narandžasto nebo. Čak i u podne, svjetlost izgleda kao zalazak sunca. Tu većina ljudi staje. Ali to narandžasto svjetlo je skupo ako pokrećete solarne panele, slikate za život ili uzgajate biljke u zatvorenom prostoru.

Dimna promjena dnevnog svjetla nije jedini problem. Problem je što dnevnu svjetlost stalno mijenja dim. Utjecaj svježeg dima razlikuje se od utjecaja dnevno-starog dima. Štaviše, o tome se u većini radova ne govori.

Tri stvari se postižu ovim vodičem:

pokazuje efekte svježeg dima na svjetlosni spektar koristeći stvarne brojeve.

objašnjava zašto količina plave svjetlosti koju apsorbira dim varira tokom vremena.

pruža vam korak-po-plan rasvjete kako biste mogli nadoknaditi

Počnimo s onim što zapravo možete vidjeti.

1. Prvo, kako na dnevnu svjetlost utječe novi dim od šumskog požara?

1.1 Direktan uticaj: narandžasto/crveno svjetlo ostaje, plavo svjetlo je blokirano

Sunčeva svetlost ima uravnoteženu mešavinu svih vidljivih talasnih dužina u podne pod vedrim nebom. Ta se ravnoteža drastično pomera ka narandžastoj i crvenoj kada ima puno dima.
Zašto? Zato što se kratke talasne dužine (plava i ljubičasta) raspršuju i apsorbuju česticama dima mnogo češće nego duge talasne dužine (narandžasta i crvena). Uklanjanje plave svjetlosti uzrokuje da nebo izgleda narandžasto, a ne zato što je dim narandžast.

Osećaj se kao kasno popodne kada izađeš napolje po maglovitom danu. Boje su prigušene. Bijelci imaju izgled ćilibara. To je direktan rezultat.

1.2 Stvarni podaci: mjerenja spektrometra svježeg dima (3440K, SPD Shift)

Hajde da stavimo neke brojke na to.
Prijenosni spektrometar korišten je za detekciju dnevne svjetlosti u podne tokom požara u septembru 2020. u Portlandu, Oregon. Tipična podnevna temperatura je između 5500K i 6500K. Pao je na 3440K kada je bilo puno dima.

Ljubičasta, plava, pa čak i neke zelene talasne dužine jasno su ukazivale na pad spektralne distribucije snage (SPD). Svjetlo se kretalo u smjeru580 nm, svijetle boje ćilibara.

Broj 3440K nije neophodan da zapamtite. Samo imajte na umu da se značajan dio plave i zelene eliminira svježim dimom. Ono što ostaje je ćilibar, zagrijan i sa malo biljne energije.

1.3 Rayleighovo raspršivanje: Objašnjenje zašto sivi dim proizvodi jantarno svjetlo

Sive čestice na bazi ugljika{0}} čine sam dim. Zašto onda jantarno svjetlo može doći iz sivog dima?
Rayleighovo raspršivanje. Duže talasne dužine (crvene) rasipaju se manje od kraćih talasnih dužina (plave). Plava svjetlost se raspršuje u svim smjerovima kada sunčeva svjetlost putuje kroz gust sloj čestica dima. Dio toga nikada ne stigne do vaših solarnih panela ili očnih jabučica. Većina svjetlosti koja prolazi je narandžasta i crvena.

Dim funkcionira kao masivni plavi{0}}filter koji blokira nebo, da se izrazim jednosmjerno. Nije narandžasti filter. Plava je samo eliminisana.

Međutim, samo se promjena boje može objasniti Rayleighovim rasipanjem. Količina apsorpcije plave svjetlosti se time ne objašnjava. Moramo ispitati hemiju dima da bismo to učinili.

2. Pitanje bez odgovora: Zašto dim upija toliko plave svjetlosti?

2.1 Predstavljamo dominantni apsorber, "tamno smeđi ugljik" (d-BrC)

Čestice dima se razlikuju jedna od druge. Neki su čađ ili crni ugljik. Organski ugljik čini neke od njih. A primarni uzrok visoke apsorpcije plave svjetlosti od dima je posebna vrsta organskog ugljika poznata kao tamnosmeđi ugljik (d-BrC).
Za razliku od običnog smeđeg ugljenika, d-BrC je otporan na fotoizbjeljivanje i nerastvorljiv u vodi. Nastavlja da apsorbuje svjetlost dok ostaje u atmosferi. Prema studiji iz 2023. objavljenoj u Nature Geoscience, d-BrC je dominantni kratkotalasni apsorber u dimnim perjanicama od šumskih požara u zapadnim Sjedinjenim Državama.

2.2 Izmjereno: 3/4 apsorpcije plave svjetlosti doprinosi d-BrC

Tvrdi brojevi iz iste studije:

Tri-četvrtine apsorpcije kratke vidljive svjetlosti (plave do zelene) se pripisuje d-BrC.

Odgovoran je za 50% apsorpcije duge vidljive svjetlosti (crvene).

Crni ugljik nije primarni uzrok gubitka plave svjetlosti koji primjećujete po zadimljenom danu. Potječe iz d-BrC. Ove čestice su izuzetno viskozne, male i sferične. U naučnoj literaturi se često nazivaju "katranskim kuglicama".

2.3 Katrana kugle: mikroskopske čestice ćilibarnog neba

d-BrC izgleda kao okrugle, staklaste čestice kada se posmatra pod elektronskim mikroskopom. Njihov prečnik se kreće od 140 do 200 nanometara. Oni ne samo da tinjaju; nastaju tokom-plamena visokih temperatura.

Zašto bi te bilo briga? zbog tvrdoglavosti katranskih kuglica. Treba im neko vrijeme da se izbijele. Oni nastavljaju da apsorbuju plavo svjetlo danima dok ostaju u atmosferi. Iz tog razloga, zadimljeno nebo može ostati narandžasto dugo vremena. Ali ne na neodređeno vreme.

3. Dim se mijenja s vremenom: ono što vam većina članaka ne govori

3.1 Proces starenja: svjetlo-rasipanje (bijelo) u svjetlo-upijanje (smeđe)

Boja svježeg dima je smeđa. Zagreva atmosferu apsorbujući kratkotalasno zračenje. Međutim, dim reagira s oksidansima kao što su OH i NO3 radikali dok sazrijevaju. Hemijski sastav se mijenja. Čestice počinju da se više raspršuju, a manje apsorbuju.
Dim koji je stariji postaje bijeli. Njime se zrak ne zagrijava toliko. Svjetlost je raspršena u svim smjerovima. Za svjetlost koja dopire do zemlje, ovo je važno.

3.2 Izmjereno: smanjenje apsorpcije svjetlosti do 46%

U poređenju sa svježim dimom, stari dim može smanjiti apsorpciju svjetlosti do 46%, prema studiji iz 2017. koju su sproveli istraživači sa Univerziteta Washington u St. Louisu (objavljeno u Environmental Science & Technology Letters).
To je ogroman pad. Nakon nekoliko dana, ista dimna perjanica koja je učinila vaše podnevno nebo narandžasto će omogućiti da prođe više plave svjetlosti.

3.3 Vizuelna vremenska linija: Evolucija spektra dnevne svjetlosti (0h → 24h → 72h+)

Na osnovu terenskih mjerenja i laboratorijskih istraživanja starenja, sljedeći raspored je približan:
0–12 sati (novi dim): CCT između 3400K i 3800K. Zelene i plave talasne dužine su jako prigušene. Čini se da je nebo narandžasto do smeđe. Sunce je često nevidljivo.

Rano starenje (12-24 sata): CCT raste na 4000K-4500K. Malo plavo svjetlo se vraća. Nebo postaje žućkasto umjesto narandžasto.

24–72 sata (prijelazno): CCT između 4500K i 5000K. Plavo svjetlo i dalje postaje sve bolje. Nebo izgleda nejasno bijelo sa naznakom žute.

CCT se približava 5000K–5500K nakon 72 sata (ostarjeli dim). Iako je spektar bliži normalnom, rasipanje i dalje može dovesti do smanjenja ukupnog intenziteta.

Vrijeme, vrsta požara i gustina dima utiču na ovaj raspored. Međutim, smjer je uvijek isti: stari dim je više raspršen i bijeli, dok je svježi dim više narandžasti.

4. Značaj ove vremenske linije za vaš svakodnevni život

4.1 Za uzgajivače i sobno bilje:PPFDKrivulja oporavka i pada

Za kompaktan razvoj i kontrolu stomata, biljkama je potrebna plava svjetlost. Plavo svjetlo može se smanjiti za 60-70% u prisustvu svježeg dima. PPFD, ili fotosintetička gustina fluksa fotona, često se smanjuje za 30-50%.
Za komercijalne uzgajivače to podrazumijeva smanjenje prinosa, rastezanje i sporiji rast. Dobra vijest je da se PPFD oporavlja kako stari dim. Međutim, potrebno je vrijeme da se sve vrati u normalu. Tokom prvih 48 sati, morate svakodnevno prilagođavati svoje dodatno osvjetljenje.

4.2 Noćna mora za balans bijele boje koja se mijenja svaki dan za fotografe

Automatski balans bijele boje na vašem fotoaparatu ovisi o tome da je izvor svjetlosti blizu D65 ili dnevnog svjetla. Kamera preterano koriguje na 3440K kada se pojavi novi dim. Slike izgledaju pretjerano hladno, ponekad čak i ljubičaste.
Što je još gore, temperatura boje varira svakodnevno. Do 14 sati, prilagođeni balans bijele boje koji je postavljen na 10 sati može biti netačan. Koristite sivu kartu ako snimate napolju tokom incidenta sa dimom. Svakih nekoliko sati provjerite balans bijele boje. Alternativno, promijenite na ručni Kelvin i izvršite podešavanja kako dim sazrije.

4.3 Za vlasnike solarnih panela: dnevne varijacije u gubitku izlaza

Direktno normalno zračenje (DNI) uvelike se smanjuje svježim dimom. Difuzno svjetlo sa vaših panela i dalje stvara određenu snagu, iako se ukupni izlaz može smanjiti za 20–40%.

Difuzno svjetlo se pojačava kako dim sazrijeva i postaje sve više raspršen. Međutim, sve dok perjanica ne nestane, ukupna ozračenost ostaje ispod prosjeka. Pazite na svoje svakodnevne rezultate. Neće biti od velike pomoći energično čišćenje panela tokom pojave dima. Sačekajte dok se dim ne razbistri.

4.4 Za sve ostale: Utjecaj starenja dima na san, raspoloženje i vizualnu udobnost

Slabo plavo svjetlo i niska temperatura boje mogu učiniti da se osjećate pospano i manje budno. To nije kreativnost. Cirkadijalni ritmovi su regulisani plavim svetlom. Vaše tijelo može vidjeti sumrak ako cijeli dan provedete na svjetlu od 3400K.
Koristite osvjetljenje od 5000K tokom dana da nadoknadite rad u zatvorenom prostoru. Vaše oči će to također cijeniti. Čitanje na jantarnom svjetlu uzrokuje brže naprezanje očiju.

5. Kako to nadoknaditi: Plan rasvjete zasnovan na vremenu

5.1 Opšta ideja: Ponovo uvedite ono što nedostaje u skladu sa godinama

Nebo se čini toplim, tako da ne dodajte samo toplo svjetlo. To pogoršava problem. Ponovo uvedite plave i zelene talasne dužine koje je dim eliminisao.

Kompenzacija treba da bude u skladu sa stepenom dima. Za svježi dim potrebna je najsnažnija rektifikacija. Starijeg dima je potrebno manje.

5.2 Faza 1: Svježi dim (0–24 sata): Plavi dodatak +5000K–6500K Visoki CRI

CCT: između 5000K i 6500K

CRI: > 90

Plavi dodatak: Ako uzgajate biljke, dodajte dodatnih 450 nm.

Zašto? Plavo svjetlo se smanjuje za više od 50% svježim dimom. Da biste obnovili prikaz boja i dali biljkama adekvatnu plavu boju, potreban vam je visok CCT i visok CRI.

5.3 Faza 2: prelazni dim (24-72 sata):Full SpectrumCCT: 4000K do 5000K

Tip: LED sa punim spektrom

Spektar se počinje poboljšavati. Teški plavi suplementi više nisu potrebni. Obično je dovoljno dobro svjetlo punog-svjetla u području od 4000K–5000K.

5.4 Faza 3: stari dim (72h+): 3500K–4500K, ravnomjernost CCT: 3500K–4500K

Prioritet: Ravnomjerna pokrivenost umjesto maksimalnog intenziteta

Spektar je skoro tipičan u ovom trenutku. Svjetlo je ipak raspršenije nego normalno. Pobrinite se da vaš radni prostor bude ravnomjerno osvijetljen vašom umjetnom rasvjetom.

5.5 Šta ne treba raditi: korištenje"Topla bela" (2700K)samo će pogoršati situaciju.

Najčešća greška je ova. U pokušaju da "upare" narandžasto nebo, ljudi traže topla bijela svjetla. To čini problem dvostruko ozbiljnijim. Plava boja toplih bijelih sijalica (2700K) je već niska. Nivo vaše plave svjetlosti se još više smanjuje kada ih kombinirate sa zadimljenim danom.
Iskoristite svjetla s visokim CCT i visokim CRI. Ne pokušavajte da odgovarate nebu. Nadoknadi se.

6. Nisu sve atmosferske magle iste: dim naspram ostalih

Dim je jedinstven jer hemijski stari. Magla i oblaci ne.

7. Kako paziti na kvalitet svjetlosti kada se pojavi dim

7.1 Vizuelni znakovi: Šta vidjeti na nebu u svakoj fazi

Svježe: narandžasto do smeđe nebo, nevidljivo sunce
Prelazno: zlatno nebo, slabo vidljivo sunce

Odležano: Bijelo nebo, maglovito, ali primjetno sunce

Vizuelne tragove je teško protumačiti. Samo ih iskoristite da brzo pogodite.

7.2 Niski-Tehnički resursi: aplikacije za CCT procjenu za pametne telefone

CCT se može procijeniti iz kamere vašeg telefona pomoću aplikacija kao što su Colorimeter ili LightSpectrum Pro. Iako nisu laboratorijske-klase, dovoljni su da se utvrdi da li ste na 3500K ili 5000K.

7.3 Stručni instrumenti: prijenosni spektrometri

Ulaganje u ručni spektrometar se isplati ako upravljate komercijalnim uzgojem ili foto studijom. Možete dobiti CCT, CRI i kompletan SPD jednim mjerenjem. Moći ćete odrediti tačan stupanj dima.

FAQ

Kontakt
Kevin Rao

Email:bwzm12@benweilighting.com

Tel/Whatsapp:+8619972563753