Wildfire Smoke And Daylight Spectrum: How Fresh vs. Eldret røyk endrer lys over tid (og hvordan kompensere)

Wildfire Smoke and Daylight Spectrum: Hvordan fersk vs. gammel røyk endrer lys over tid (og hvordan kompensere)

På en dag når det er en skogbrann, går du utenfor. Det er en oransje himmel. Selv ved middagstid ser lyset ut til å være en solnedgang. Det er der de fleste stopper. Men det oransje lyset er dyrt hvis du kjører solcellepaneler, tar bilder for å leve, eller dyrker planter innendørs.

Røykens endring av dagslys er ikke det eneste problemet. Problemet er at dagslyset hele tiden endres av røyk. Virkningen av fersk røyk er forskjellig fra dagens-gammel røyk. Dessuten er det ikke diskutert i de fleste aviser.

Tre ting oppnås med denne veiledningen:

demonstrerer effekten av fersk røyk på lysspekteret ved hjelp av faktiske tall.

forklarer hvorfor mengden blått lys som absorberes av røyk varierer over tid.

gir deg en trinnvis--belysningsplan slik at du kan gjøre opp for

La oss begynne med det du faktisk kan se.

1. For det første, hvordan blir dagslys påvirket av ny brannrøyk?

1.1 Den direkte innvirkningen: Oransje/rødt lys forblir, blått lys er blokkert

Sollys har en balansert blanding av alle synlige bølgelengder ved middagstid under en klar himmel. Den likevekten skifter drastisk mot oransje og rødt når det er mye røyk.
Hvorfor? Fordi korte bølgelengder (blå og fiolett) blir spredt og absorbert av røykpartikler langt hyppigere enn lange bølgelengder (oransje og rød). Fjerning av blått lys får himmelen til å se oransje ut, ikke fordi røyk er oransje.

Det føles som sen ettermiddag når du går ut på en diset dag. Fargene er dempet. Hvite har et gult utseende. Det er det direkte resultatet.

1.2 Faktiske data: Fresh Smoke Spectrometer-målinger (3440K, SPD Shift)

La oss sette noen tall på det.
Et bærbart spektrometer ble brukt til å oppdage dagslys ved middagstid under skogbrannene i september 2020 i Portland, Oregon. Den typiske middagstemperaturen er mellom 5500K og 6500K. Den falt til 3440K da det var mye røyk.

Fiolett, blått og til og med noen grønne bølgelengder indikerte tydelig en nedgang i spektralkraftfordelingen (SPD). Lyset beveget seg i retning av580 nm, en lys ravfarget nyanse.

Nummeret 3440K er ikke nødvendig for deg å huske. Bare husk at en betydelig del av det blå og grønne blir eliminert av fersk røyk. Det som gjenstår er rav, oppvarmet og lite planteenergi.

1.3 Rayleigh-spredning: En forklaring på hvorfor grå røyk produserer gult lys

Grå, karbon-baserte partikler utgjør selv røyken. Så hvorfor kan gult lys komme fra grå røyk?
Rayleigh-spredning. Lengre bølgelengder (rød) sprer seg mindre enn kortere bølgelengder (blå). Blått lys spres i alle retninger når sollys beveger seg gjennom et tett lag med røykpartikler. En del av den når aldri solcellepanelene eller øyeeplene dine. Størstedelen av lyset som går gjennom er oransje og rødt.

Røyken fungerer som et massivt blått-blokkeringsfilter hengt over himmelen, for å si det en vei. Det er ikke et oransje filter. Blått er bare eliminert.

Imidlertid kan bare fargeendringen forklares av Rayleigh-spredning. Mengden av absorpsjon av blått lys er ikke forklart av det. Vi må undersøke røykens kjemi for å gjøre det.

2. Det ubesvarte spørsmålet: Hvorfor absorberer røyk så mye blått lys?

2.1 Vi introduserer den dominerende absorberen, "Dark Brown Carbon" (d-BrC)

Røykpartikler er forskjellige fra hverandre. Noen er sot, eller svart karbon. Organisk karbon utgjør noen av dem. Og den primære årsaken til røykens høye absorpsjon av blått lys er en spesiell type organisk karbon kjent som mørkebrunt karbon (d-BrC).
I motsetning til vanlig brunt karbon er d-BrC motstandsdyktig mot fotobleking og uløselig i vann. Den fortsetter å absorbere lys mens den forblir i atmosfæren. I følge en studie fra 2023 publisert i Nature Geoscience, er d-BrC den dominerende kortbølgeabsorberen i røykplymer fra skogbranner i det vestlige USA.

2.2 Målt: 3/4 av absorpsjonen av blått lys er bidratt av d-BrC

Harde tall fra samme studie:

Tre-fjerdedeler av den korte synlige lysabsorpsjonen (blått til grønt) tilskrives d-BrC.

Det er ansvarlig for 50 % av absorpsjonen av langt synlig lys (rødt).

Svart karbon er ikke den primære årsaken til tapet av blått lys du observerer på en røykfylt dag. Den stammer fra d-BrC. Disse partiklene er ekstremt viskøse, små og sfæriske. I den vitenskapelige litteraturen blir de ofte referert til som «tjærekuler».

2.3 Tjærekuler: Ravhimmelens mikroskopiske partikler

d-BrC fremstår som runde, glassaktige partikler når de sees under et elektronmikroskop. Deres diameter varierer fra 140 til 200 nanometer. De ulmer ikke bare; de dannes under høye-temperaturflammer.

Hvorfor skal du bry deg? på grunn av tjærekulers stahet. De tar litt tid å bleke ut. De fortsetter å absorbere blått lys i flere dager mens de forblir i atmosfæren. Av denne grunn kan en røykfylt himmel forbli oransje i lang tid. Men ikke på ubestemt tid.

3. Røykendringer over tid: Hva de fleste artikler ikke forteller deg

3.1 Aldringsprosessen: lys-spredning (hvit) til lys-absorberende (brun)

Fargen på fersk røyk er brun. Den varmer opp atmosfæren ved å absorbere kortbølget stråling. Imidlertid reagerer røyk med oksidanter som OH- og NO3-radikaler når den modnes. Den kjemiske sammensetningen skifter. Partikler begynner å spre seg mer og absorbere mindre.
Røyk som er eldre blir hvit. Luften varmes ikke så mye opp av det. Lyset spres i alle retninger. For lyset som når jorden er dette viktig.

3.2 Målt: Lysabsorpsjonsreduksjon på opptil 46 %

Sammenlignet med fersk røyk kan gammel røyk redusere lysabsorpsjonen med opptil 46 %, ifølge en studie fra 2017 av forskere ved Washington University i St. Louis (publisert i Environmental Science & Technology Letters).
Det er en enorm nedgang. Etter noen dager vil den samme røykplommen som gjorde middagshimmelen din oransje tillate mer blått lys å passere gjennom.

3.3 Visual Timeline: The Evolution of the Daylight Spectrum (0t → 24t → 72t+)

Basert på feltmålinger og laboratoriealdringsforskning, er følgende tidsplan omtrentlig:
0–12 timer (ny røyk): CCT mellom 3400K og 3800K. Grønne og blå bølgelengder er sterkt dempet. Himmelen ser ut til å være oransje til brun. Solen er ofte usett.

Tidlig aldring (12–24 timer): CCT stiger til 4000K–4500K. Et lite blått lys kommer tilbake. Himmelen blir gulaktig i stedet for oransje.

24–72 timer (overgangs): CCT mellom 4500K og 5000K. Blått lys blir fortsatt bedre. Himmelen virker uklar hvit med et hint av gult.

CCT nærmer seg 5000K–5500K etter 72 timer (gammel røyk). Selv om spekteret er nærmere normalen, kan spredning fortsatt resultere i en reduksjon i total intensitet.

Vær, branntype og røyktetthet påvirker alle denne tidsplanen. Retningen er imidlertid alltid den samme: gammel røyk er mer diffus og hvit, mens fersk røyk er mer oransje.

4. Betydningen av denne tidslinjen for hverdagen din

4.1 For dyrkere og inneplanter:PPFDRecovery og Drop Curve

For kompakt utvikling og stomatal kontroll krever planter blått lys. Blått lys kan reduseres med 60–70 % i nærvær av fersk røyk. PPFD, eller fotosyntetisk fotonflukstetthet, reduseres ofte med 30–50 %.
For kommersielle dyrkere innebærer dette reduserte avlinger, strekking og langsommere vekst. Den gode nyheten er at PPFD kommer seg etter hvert som røyken eldes. Det tar imidlertid tid før alt går tilbake til det normale. I løpet av de første 48 timene må du gjøre daglige justeringer av tilleggsbelysningen.

4.2 Et hvitbalansemareritt som endrer seg hver dag for fotografer

Den automatiske hvitbalansen på kameraet er basert på at lyskilden er nær D65, eller dagslys. Kameraet overkorrigerer ved 3440K når det kommer ny røyk. Bildene virker ekstremt kjølige, noen ganger til og med lilla.
Enda verre, fargetemperaturen varierer daglig. Innen kl. 14.00 kan en egendefinert hvitbalanse som ble satt til kl. 10.00 være feil. Bruk et grått kort hvis du skyter ute under en røykhendelse. Sjekk hvitbalansen med noen få timers mellomrom. Alternativt kan du bytte til manuell Kelvin og gjøre justeringer etter hvert som røyken modnes.

4.3 For eiere av solcellepaneler: Daglige variasjoner i effekttap

Direkte normal bestråling (DNI) reduseres kraftig av fersk røyk. Diffust lys fra panelene dine genererer fortsatt noe strøm, selv om den totale effekten kan reduseres med 20–40 %.

Diffust lys forsterkes etter hvert som røyken modnes og blir mer spredning. Men inntil skyen forsvinner, holder den totale innstrålingen seg under gjennomsnittet. Hold et øye med den daglige produksjonen din. Det vil ikke være veldig nyttig å rengjøre panelene dine kraftig under røykforekomsten. Hold ut til røyken forsvinner.

4.4 For alle andre: Virkningen av aldrende røyk på søvn, humør og visuell komfort

Lavt blått lys og lav fargetemperatur kan få deg til å føle deg døsig og mindre våken. Det er ikke kreativitet. Døgnrytme reguleres av blått lys. Kroppen din kan se skumring hvis du tilbringer hele dagen i 3400K lys.
Bruk 5000K belysning i løpet av dagen for å gjøre opp for arbeid innendørs. Øynene dine vil også sette pris på det. Å lese i gult lys fører til at øynene dine anstrenges raskere.

5. Hvordan gjøre opp for det: En tids-basert lysplan

5.1 Generell idé: Gjenintroduser det som mangler i samsvar med alderen

Himmelen virker varm, så ikke bare legg til varmt lys. Det forverrer problemet. Gjeninnfør de blå og grønne bølgelengdene som røyk eliminerte.

Erstatningen bør være i tråd med røykstadiet. Den mest kraftige utbedring er nødvendig for fersk røyk. Eldre røyk krever mindre.

5.2 Trinn 1: Fersk røyk (0–24 timer): Blått supplement +5000K–6500K høy CRI

CCT: mellom 5000K og 6500K

CRI: > 90

Blått supplement: Hvis du dyrker planter, legg til 450 nm ekstra.

Hvorfor? Blått lys reduseres med mer enn 50 % av fersk røyk. For å gjenopprette fargegjengivelsen og gi plantene tilstrekkelig blått, trenger du høy CCT og høy CRI.

5.3 Trinn 2: Overgangsrøyk (24–72 timer):Fullt spekterCCT: 4000K til 5000K

Type: LED med fullt spekter

Spekteret begynner å bli bedre. Tungblå kosttilskudd er ikke lenger nødvendig. Vanligvis vil et anstendig fullt-lys i området 4000K–5000K duge.

5.4 Trinn 3: Eldret røyk (72 timer+): 3500K–4500K, jevnhet CCT: 3500K–4500K

Prioritet: Jevn dekning fremfor maksimal intensitet

Spekteret er nesten typisk på dette tidspunktet. Lyset er likevel mer spredt enn normalt. Sørg for at arbeidsområdet ditt er jevnt opplyst av kunstig belysning.

5.5 Hva du ikke bør gjøre: Bruke"Varmhvit" (2700K)alene vil gjøre situasjonen verre.

Den hyppigste feilen er denne. I et forsøk på å "matche" en oransje himmel, går folk for varmt hvitt lys. Det gjør problemet dobbelt så alvorlig. Den blå fargen på varme hvite pærer (2700K) er allerede lav. Det blå lysnivået ditt reduseres enda mer når du kombinerer dem med en røykfylt dag.
Benytt deg av lys med høy CCT og høy CRI. Ikke prøv å matche himmelen. Gjør opp for det.

6. Ikke all atmosfærisk dis er det samme: røyk vs. andre

Røyk er unikt fordi det eldes kjemisk. Dis og skyer gjør det ikke.

7. Hvordan holde øye med lyskvaliteten når det oppstår røyk

7.1 Visuelle signaler: Hva du skal se på himmelen i hver fase

Frisk: Oransje til brun himmel, usynlig sol
Overgangs: gylden himmel, knapt synlig sol

Eldret: Hvit himmel, disig, men merkbar sol

Visuelle ledetråder er vanskelige å tolke. Bare bruk dem til å gjette raskt.

7.2 Lave-teknologiske ressurser: CCT-estimeringsapper for smarttelefoner

CCT kan estimeres fra telefonens kamera ved hjelp av apper som Colorimeter eller LightSpectrum Pro. Selv om de ikke er i laboratorieklasse-, er de tilstrekkelige til å avgjøre om du er på 3500K eller 5000K.

7.3 Ekspertinstrumenter: Bærbare spektrometre

Det er verdt å investere i et håndholdt spektrometer hvis du administrerer en kommersiell vekst eller et fotostudio. Du kan få CCT, CRI og den komplette SPD med en enkelt måling. Du vil kunne bestemme det nøyaktige stadiet av røyken.

FAQ

Kontakt
Kevin Rao

E-post:bwzm12@benweilighting.com

Tlf/Whatsapp:+8619972563753