能见度的观测2009PPT课件

1、1概 述1.能见度观测的意义2.能见度？3.何谓“能见”和“不能见”4.分类第1页/共36页2概 述在气象上，它可以用来了解大气稳定度，判别气团属性在国防和国民经济建设方面，它是保证航空、航海、交通运输安全的一个重要因素在环保方面，它能反映出大气污染的一些基本状况第2页/共36页3概 述 能见度就是能够看到周围景物的程度，用目标物的最大能见距离来表示分为水平能见度、垂直能见度、倾斜能见度第3页/共36页4概 述所谓“能见”，在白天是指能够看到和辨认出目标物的轮廓和形体；在夜间是指能清楚地看见目标灯的发光点凡是看不清目标物的轮廓，认不清其形体，或者所见目标灯的发光点模糊，灯光散乱，都不算“能见”

2、第4页/共36页5能见度的区别第5页/共36页6能见度的区别第6页/共36页7能见度会受哪些影响呢？第7页/共36页8影响能见度的基本因子1.大气透明度2.目标物和背景的属性(目标物和背景的亮度对比) 3.眼睛的视觉性能第8页/共36页9影响能见度的基本因子 假如有一目标物，其原有亮度为B，在通过了距离为dx的混浊空气后，亮度被减小了dB，其在这段距离的亮度改变率为dB/B=-dx，其中是大气的消光系数。若光线在均匀的大气中通过的路径为L时，则LBBdxBdB00LeBB0大 气 透 明 度可得出结论第9页/共36页10影响能见度的基本因子 亮度随（大气的消光系数）和L（通过的距离）的增加按指

3、数规律减小，即大气中的悬浮质粒越多，大气透明度就越差，目标物的能见距离也就越小。第10页/共36页11影响能见度的基本因子 设目标物的亮度为B0，背景亮度为B。K定义为：目标物亮度B0与背景亮度B的绝对差与其中大者之比，即目标物和背景的属性（目标物和背景的亮度对比目标物和背景的亮度对比）当 B B0 0B B时 K K（B B0 0B)/BB)/B0 0当 B B0 0B B时 K K（B BB B0 0)/B)/B0K1。若B0 0B，则K0，此时，目标物和背景融合在一起，无法辨认目标物；若B0 00，或B0，则K1，目标清晰可见。第11页/共36页12影响能见度的基本因子 当K0时，即目标

4、物与背景亮度完全一样，就无法从背景上区别出目标物来。但由于人眼镜的视觉性能，实际上等不到K0，而是当K小到某一数值后，人眼对亮度对比就已经感觉不到了，此时，目标物已不能见了。我们把人眼开始不能从背景上再感觉到目标物时的亮度对比的最小值称为“对比视觉阈”，用来表示。当K 时，目标物能见，否则，目标物不能见。一般说来，具有正常视力的人，在野外观测条件下， 的平均值约为0.02。眼 睛 的 视 觉 性 能第12页/共36页13水平能见度的观测1.气象能见度 2.有效能见度 3.观测方法 （1）白天能见度的观测 （2）夜间能见度的观测 （3）气象光学距离第13页/共36页14一些基本概念 气象光学视程

5、（气象光学视程）是指白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量，在大气中削弱至初始值的5%所通过的路径长度。用来表示大气透明度。第14页/共36页15 白天能见度是指：视力正常(对比视感阈为0.05)的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认的目标物(黑色、大小适度)的最大水平距离。实际上也是气象光学视程。 夜间能见度是指： 假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的最大水平距离。这个定义是通过与昼间能见度等效方式给出的，以保证在黎明和黄昏估计能见度时不出现人为变化。 中等强度的发光体能被看到和识别的最大水平距离。这个定义具有实际应用价值。 第15页/共3

6、6页16 由于大气透明度的不均匀性，使得能见度在各个方向的水平距离有所不同，为了表明测点四周多数能见距离的情况，观测能见度时以有效能见度为准。 所谓有效能见度是指四周视野中二分之一以上的范围都能看到的最大水平距离。 能见度观测记录以千米为单位，取小数一位，第二位小数舍去，不足 0.1千米，记为“ 0.0”。 第16页/共36页17白天能见度的观测-目标物的选择 1、选定目标物时，应尽可能以天空为背景； 2、大小适度，视角以0.55.0之间为宜； 3、仰角不宜超过6，以越接近水平方向越好； 4、颜色应当越深越好，而且亮度一年四季不变或少变的。 5、浅色，反光强的物体不适宜选为目标物。 目标物选定

7、后，要测定观测点与目标物的距离和目标物所在的方位，绘制能见度目标物分布图第17页/共36页18能见度目标分布图绘图方法：一般是先产纸上画九个同心圆。圆心代表观测点，自近而远地每圈分别代表0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0，10.0，20.0，50.0千米的距离。然后把所有目标物(以其简略图形或编号)按其所在方位、距离分别标在相应的位置上。第18页/共36页19第19页/共36页20 观测四周事先测定的各目标物，根据“能见”的最远目标物和“不能见”的最近目标物，从而判定当时的能见距离。如观测到某方向某一目标物刚好“能见”，而再远一些的目标物就不“能见”时，刚好“能见”的目标物的距离就

8、是该方向的能见距离。 如某一目标物轮廓清晰，但没有更远的或看不到更远的目标物时，可据此酌情判定：目标物的颜色，细微部分清晰可辨时，能见度通常可定为该目标物距离的五倍以上；目标物的颜色，细微部分隐约可辨时，能见度可定为该目标物距离的二倍半到五倍；目标物的颜色，细微部分很难分辨时，能见度可定为大于该目标物的距离，但不应超过二倍半。 第20页/共36页21一些特殊地域的水平能见度观测方法 在沙漠、草原、海岛或其它地物稀少的地区，可采用人工设 置目标物，并视其清晰程度来判定能见度。人工设置的目标物，一般多用来估计1.千米以内的能见度，其大小要适度，材料因地制宜(木板、土墙、水泥预制件等)，向着观测点的

9、一面应涂成黑色，以与天空背景有清楚的对比。靠近海(湖)岸的站或海岛站，其朝向海(湖)方向的能见度，还可以水天线(即海、天相接的线)的清晰程度。第21页/共36页22第22页/共36页23夜间水平能见度的观测方法 夜间由于光照条件限制，能见度观测最好是用发光物体作为目标物，根据灯光强度和距离，查出相应的能见距离。 在无条件利用目标灯进行观测的情况下，则只能根据天黑前能见度的变化趋势，当时天气现象和气象要素的变化情况，结合实践经验加以估计。夜间观测能见度时，应在黑暗处停留至少五分钟，待眼睛适应环境后进行观测。 凡是有条件的地方，均应在各方向选择一些固定的目标灯来作为观测能见度的依据。 目标灯应选择

10、位于开阔地带不受地方性烟雾影响的、灯光强度不变的、不带颜色的、没有灯罩的、白色的、孤立的点光源第23页/共36页24第24页/共36页25 不是选定的目标灯（如厂矿、居民点、街道等照明用灯），由于强度不一，且互相影响，形成光带，不易辨认，不能用作观测能见度的依据。但可通过观测这些光源的能见与否及其清晰程度，作为判断能见度变化趋势的参考。应当注意的是，这些光源与测点的距离并非能见距离。 第25页/共36页26气象光学视程的仪器测量 第26页/共36页27气象光学视程的仪器测量 能见度测量的基本方程是布格朗伯定律。1876年，Allard提出了从已知强度的点光源发出的光的衰减定律，它是距离和消光系

11、数的函数。 若有大量合适的能见度目标物可用于直接观测，使用仪器进行白天能见度的测量并非总是有利的。 然而，对夜间观测或当没有可用的能见度目标物时或对自动观测系统来说，能见度测量仪器是很有用的。 第27页/共36页28 用于测量气象光学视程的仪器可分为以下两类： a）用于测量水平空气柱的消光系数或透射因数。光的衰减是由沿光束路径上的微粒散射和吸收造成的。 b）用于测量小体积空气对光的散射系数。在自然雾中，吸收通常可忽略，散射系数可视作与消光系数相同。 第28页/共36页29 1、透射能见度仪 透射能见度仪采用测量发射器和接收器之间水平空气柱的平均消光(透射)系数而算出能见度。发射器提供一个经过调

12、制的定常平均功率的光通量源，接收器主要由一个光检测器组成。由光检测器输出测定透射系数，再据此计算消光系数和气象光学视程。 透射能见度仪测定气象光学视程是根据准直光束的散射和吸收导致光的损失的原理，所以它与气象光学视程的定义密切相关，观测的能见距离与能见度很一致。 发射器和接收器之间光束传递距离称为基线，可从几米到150m。它取决于气象光学视程值的范围与测量结果应用情况。第29页/共36页30 2、散射能见度仪 散射能见度仪是测量散射系数从而估算出气象光学视程的仪器。 下图为一个前向散射能见度仪，由发送器、接收器与处理器组成。发射器发出近红外光脉冲，接收器测量的是与发射光束成33角的散射光束，然

13、后由处理器计算出气象光学视程。 散射能见度仪的优点是基线长度很短，光源与接收安在同一支架上，避免基线难以对准的缺陷。第30页/共36页31散射式能见度仪第31页/共36页32仪器测量气象光学视程的误差分析 用来测量气象光学视程的实际使用的仪器，相对与观测者所观测的大气来说只是采集了小范围的大气样本。如果所取样的空气体积代表了观测点周围以气象光学视程为半径的区域内的大气，仪器就能对气象光学视程提供一个准确的测量。 很容易设想在出现不均匀的雾、局地的雨或雪暴的情况下，仪器的读数可能出现误导，然而，经验表明，这种情况并不经常发生。用仪器连续监测气象光学视程，常会比不用仪器的观测者，提前检测到气象光学

14、视程的变化。 第32页/共36页33 当讨论测量的代表性时，另一个应该考虑的因素是大气本身的均匀性。对所有的气象光学视程值，一个小体积大气的消光系数，通常会快速的、不规则的波动。由没有装平滑或平均系统的散射仪和短基线透射仪得到的单个气象光学视程测量值，可表现出明显的偏差。 因此有必要进行多次采样并将它们进行平滑或平均以获得气象光学视程的具有代表性的值。第33页/共36页34 WMO的研究结果表明：校准和维护的好的透射仪，当气象光学视程高达60倍于其基线时，可以提供只有约10%标准误差的气象光学视程的测量值。 WMO的研究结果表明：用散射仪测定较低的气象光学视程值时远没有用透射仪测的准确，在其测量值中呈现出很大的变动性。 事实证明，散射仪作为一种测量手段，较透射仪受降水的影响要大一些，最好的散射仪只很少或