大气探测学3能见度的观测(2015)

1、第三章 能见度的观测, 为经L距离后,背景的固有亮度。 由（3.12）式可写成：,则： 令： 称作传输函数，则有： （2）白天气象能见度及其观测法 若选择水平天空作为背景，那么，背景的固有亮度 应等于水平天空的视亮度 即 则有,称为科希米德（Koschmieder)定律，它表达了目标物 与水平天空背景亮度对比度衰减规律。 当这种衰减达到 时，相应的能见度距离为L 若选择深色物体作为目标物，即 ，相应 再取 ，则定出的最大能见度距离为： 按上述规定的条件进行观测，测定的 只与大气消光 系数 成单一函数关系。它只反映大气透明度的单一 影响，故视程 为气象能见距离，或气象视距。,2.夜间能见度,夜间

2、由于光照条件的限制，已不能使用一般的目标物， 而只能用发光物体作为目标物。灯光目标物是点源，不 象扩展光源那样考虑亮度对比问题，对其观测要用点源 在眼睛上产生的照度来衡量。而夜间决定目标能见与否 的眼睛的指标是眼睛的灵敏度，即所能感受的最小照度， 又叫照度视觉阈值，以 表示。拜克维尔给出了 与背 景亮度 的统计表达式： 的值与灯光色彩有关，黄光的照度视觉阈值 最大，红光的 最小，故用红色灯光易于辨认。,影响灯光能见度的因子有：灯光强度、大气透明度和眼 睛的灵敏度。 设灯光强度为 ，与观测者为距离L，则在观测者眼睛 上产生的照度可由阿拉德（Allard）定律定义： 当观测者离灯光距离为S时，灯光

3、产生的照度达到阈值 ， 这时目标灯恰好能见，称S为灯光能见距离，即,将（3.18)式代入(3.16)式，得： 按（3.19)式，可将灯光能见距离换算成气象能见距离， 实际工作中，常按(3.18)式绘制好灯光能见距离与气象 能见度换算列线图，由图便可根据灯光强度I和距离S查 算最大能见距离Lmax。,&3.5 能见度的器测法两种常见能见度观测仪器,透射式能见度仪 散射式能见度仪,透射仪由发射机和接收机两部分组成，它们分开放置，发射机发出的信号通过一段距离（基线长度）后，被接收机接收，将接收和发射的信号进行比较，计算出透射率，然后确定出消光系数，再利用下述公式即可求出气象能见度。,1 透射式能见度

4、仪,1 透射式能见度仪,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。,单端透射仪,反射镜,存在问题,由于透射型能见度仪的测量原理与气象光学距离的定义密切相关，因此其测量的结果与气象光学距离很一致，通常认为一个设计较好的透射型能见度仪的测量结果是准确的。 但由于需要选择一条足够长的基线，而且要保持光源到探测器的光轴准直，因此，透射型能见度仪在使用中也会带来一些问题，如在自然条件下，大风引起支架

5、的颤动将会造成一定的测量误差。,这类仪器在操作和使用方面的特点，使它特别适合于航空气象观测的需要。 但是这并不排除在基本天气观测或气候观测方面的使用，因为此测量简而易行。 缺点 此仪器所测的大气柱长度常小于气象光学视称，一般认为这个距离太短。 不过这可以通过扩展观测时段，在该时段内进行一系列观测而部分地得到弥补。,适用性,2 散射式能见度仪,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 利用空气散射，测量能见度，主要有三种方式：侧向、后向和前向型 优点：基线长度短，容易对准。,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，然后由处理器计算出气象光学视程。,通过检测前向散射光强度，可求得大气散射系数，然后换算成消光系数，最后计算出能见度值,优点：散射能见度仪的基线长度很短，光源与接收安在同一支架上，避免基线难以对准的缺陷。 缺点：只测量很小体积的空气样本，不够精确。,测量样本空气团的后向散射系数,3.6 思考题,1.影响能见度的因子有哪些？ 2.气象能见度的定义是什么？ 3.白天能见度与夜间能见度的观测有何不同？ 4.能见度的器测法主要有哪几种，说明它们的优缺点和工作原理。 5.请写出水平均一大气的目标物亮度方程（3.5)，