气象观测能见度的观测.ppt

3.1能见度能见度是气象台站基本观测项目之一。有“气象能见度”和“有效能见度”之分。 气象能见度：视力正常的人，在当时气象条件下能从天空背景中分辨出目标物轮廓的最远距离。有效能见度：四周视野中，1/2以上的范围内，能见目标物的最大水平距离。记录单位：Km，不足100米记0.0，100米记0.1Km,依此类推。第2页,共27页，星期六，2024年，5月第3页,共27页，星期六，2024年，5月影响能见度的因子第4页,共27页，星期六，2024年，5月能见度的区别第5页,共27页，星期六，2024年，5月能见度的区别第6页,共27页，星期六，2024年，5月3.2影响能见度的因素1.大气透明度： 大气透明度是影响能见度的主要因子。大气中的气溶胶粒子通过反射、吸收、散射等机制削弱光通过大气的能量。导致目标物固有亮度减弱。所以，大气中杂质愈多，愈浑浊，能见度就愈差。2.目标物和背景的亮度对比在大气中目标物能见与否，取决于本身亮度，又与它同背景的亮度差异有关。比如，亮度暗的目标物在亮的背景衬托下，清晰可见；或者亮的目标物在暗的背景下，同样清晰可见。 表示这种差异的指标是亮度的对比值K。第7页,共27页，星期六，2024年，5月 设目标物亮度为，背景亮度为当，则当，则 所以，，当目标物与背景亮度一致时，，则K=0，此时目标物和背景融合，即在背景的衬托下不能辨别目标物。 当K在0-1范围内变化时，则随K值的增大，目标物看的越清晰。第8页,共27页，星期六，2024年，5月3.观测者的视力指标——对比视感域ε在白天当，当K=0时，难以准确辨别目标物。当K逐渐增大，即亮度差异逐渐增大，当K值增大到某一值时，才能准确地辨别目标物。这个亮度对比值叫做对比视感域，用ε表示。 当Kε时，目标物可见；当Kε时，目标物不可见；当K=ε时，目标物若隐若现，为临界状态。 ε的大小主要取决于观测者的视力，观测时的光照条件和目标物视角的大小。第9页,共27页，星期六，2024年，5月 由实验得出，在白天野外光照条件下，正常人的ε值平均约为ε≈0.025。因此，联合国气象组织推荐日间测定能见度时，取对比阈值ε=0.025。 黄昏后，因亮度迅速减小，目标物与背景逐渐融合，ε值可迅速增大到0.06-0.07。 观测者的ε值与亮度和目标物的视张角有关。目标物的张角为：其中：a为目标物的高度(m)；b为目标物的宽度(m)；L为观测者与目标物之间的水平距离(km)。第10页,共27页，星期六，2024年，5月3.3目标物的亮度方程1.目标物亮度减弱规律：设目标物固有视亮度为；通过距离L的空气层后减为 由Beer定律：其中:为大气层消光系数，单位为如果大气水平均一，则：令：，T为大气层透射率，则有：第11页,共27页，星期六，2024年，5月2.气幕光设入射到体积元上光的照度为；体积角散射系数为观测方向散射光强为：令可见光波段散射为：人目方向原始亮度为：根据物光减弱规律，通过dL气层减弱后的视亮度为：在距离观测者水平距离L处，取一空气元，其元的体积为：第12页,共27页，星期六，2024年，5月从0到L积分得：为距离L内所有空气的气幕光视亮度。假定水平方向空气均一，从0到无穷远积分，得：为水平天空的视亮度，代入（3.9）式得：第13页,共27页，星期六，2024年，5月3.人眼所见目标物的总视亮度由(3.5)和(3.11)式得：（3.12)式为以水平天空为背景的目标物视亮度方程。 可见当L∞时，即当远离目标物时，不论其原始亮度多大，它的视亮度会逐渐趋近于背景亮度，最后目标物消失于背景之中。而且，空气越浑浊，目标物消失的距离越短。第14页,共27页，星期六，2024年，5月3.4气象能见度影响目标物能见度的因子很多，而气象工作中，需要能见度只反映大气透明状况，这就必须选定和统一实行某种观测方法，以固定其它因子，使测定的最大水平能见距离只表达大气透明程度的单一因子影响。下面分白天和夜间两种情况介绍。 1、白天气象能见度（1）目标物背景对比度衰减规律： 一般白天目标物为扩展反射光源，目标物背景的固有亮度对比值，取第15页,共27页，星