Khói cháy rừng và quang phổ ánh sáng ban ngày: Tươi như thế nào so với. Khói già thay đổi ánh sáng theo thời gian (và cách bù đắp)

Quang phổ khói cháy rừng và ánh sáng ban ngày: Khói mới và khói già thay đổi ánh sáng như thế nào theo thời gian (và cách bù đắp)

Vào một ngày có cháy rừng, bạn đi ra ngoài. Đó là một bầu trời màu cam. Ngay cả vào buổi trưa, ánh sáng dường như đang hoàng hôn. Đó là nơi hầu hết mọi người dừng lại. Nhưng ánh sáng màu cam đó sẽ rất tốn kém nếu bạn chạy các tấm pin mặt trời, chụp ảnh để kiếm sống hoặc trồng cây trong nhà.

Sự thay đổi ánh sáng ban ngày của khói không phải là vấn đề duy nhất. Vấn đề là ánh sáng ban ngày liên tục bị thay đổi bởi khói. Tác động của khói mới khác với khói cũ-ngày. Hơn nữa, điều đó không được thảo luận trong phần lớn các bài báo.

Ba điều được thực hiện bằng hướng dẫn này:

thể hiện tác động của khói mới lên quang phổ ánh sáng bằng các con số thực tế.

giải thích tại sao lượng ánh sáng xanh được hấp thụ bởi khói thay đổi theo thời gian.

cung cấp cho bạn kế hoạch chiếu sáng-từng{1}}từng bước để bạn có thể bù đắp cho

Hãy bắt đầu với những gì bạn thực sự có thể nhìn thấy.

1. Đầu tiên, Ánh sáng ban ngày bị ảnh hưởng như thế nào bởi Khói cháy rừng mới?

1.1 Tác Động Trực Tiếp: Vẫn giữ nguyên ánh sáng cam/đỏ, chặn ánh sáng xanh

Ánh sáng mặt trời có sự kết hợp cân bằng của tất cả các bước sóng khả kiến ​​vào giữa trưa dưới bầu trời quang đãng. Trạng thái cân bằng đó chuyển mạnh sang màu cam và đỏ khi có nhiều khói.
Tại sao? Bởi vì các bước sóng ngắn (xanh lam và tím) bị phân tán và hấp thụ bởi các hạt khói thường xuyên hơn nhiều so với các bước sóng dài (cam và đỏ). Việc loại bỏ ánh sáng xanh khiến bầu trời có màu cam chứ không phải vì khói có màu cam.

Cảm giác như buổi chiều muộn khi bạn bước ra ngoài vào một ngày mù sương. Màu sắc dịu đi. Người da trắng có vẻ ngoài màu hổ phách. Đó là kết quả trực tiếp.

1.2 Dữ liệu thực tế: Phép đo quang phổ khói mới (3440K, SPD Shift)

Hãy đặt một số số liệu về nó.
Máy quang phổ cầm tay đã được sử dụng để phát hiện ánh sáng ban ngày vào buổi trưa trong trận cháy rừng tháng 9 năm 2020 ở Portland, Oregon. Nhiệt độ buổi trưa điển hình là từ 5500K đến 6500K. Nó giảm xuống còn 3440K khi có nhiều khói.

Các bước sóng tím, xanh lam và thậm chí một số bước sóng xanh lục cho thấy rõ sự suy giảm phân bố công suất quang phổ (SPD). Ánh sáng di chuyển theo hướng580nm, màu hổ phách tươi sáng.

Con số 3440K bạn không cần phải nhớ. Chỉ cần nhớ rằng một phần đáng kể màu xanh lam và xanh lục đã bị loại bỏ bởi khói mới. Những gì còn lại là hổ phách, bị nung nóng và chứa ít năng lượng thực vật.

1.3 Tán xạ Rayleigh: Giải thích tại sao khói xám tạo ra ánh sáng màu hổ phách

Các hạt có nguồn gốc từ carbon, màu xám-tự tạo nên khói. Vậy tại sao ánh sáng màu hổ phách có thể đến từ khói xám?
tán xạ Rayleigh. Bước sóng dài hơn (màu đỏ) tán xạ ít hơn bước sóng ngắn hơn (màu xanh). Ánh sáng xanh bị phân tán theo mọi hướng khi ánh sáng mặt trời xuyên qua một lớp hạt khói dày đặc. Một phần của nó không bao giờ lọt vào các tấm pin mặt trời hoặc nhãn cầu của bạn. Phần lớn ánh sáng đi qua là màu cam và đỏ.

Nói cách khác, khói hoạt động như một bộ lọc chặn-màu xanh lam khổng lồ lơ lửng trên bầu trời. Nó không phải là một bộ lọc màu cam. Màu xanh vừa bị loại bỏ.

Tuy nhiên, chỉ có sự thay đổi màu sắc mới có thể được giải thích bằng tán xạ Rayleigh. Lượng hấp thụ ánh sáng xanh không được giải thích bằng nó. Chúng ta phải kiểm tra tính chất hóa học của khói để làm được điều đó.

2. Câu hỏi chưa có lời đáp: Tại sao khói lại hấp thụ nhiều ánh sáng xanh đến vậy?

2.1 Giới thiệu Chất hấp thụ chiếm ưu thế, "Carbon màu nâu sẫm" (d-BrC)

Các hạt khói khác nhau. Một số là bồ hóng hoặc carbon đen. Carbon hữu cơ chiếm một số trong số chúng. Và nguyên nhân chính khiến khói có khả năng hấp thụ ánh sáng xanh cao là do một loại cacbon hữu cơ đặc biệt được gọi là cacbon màu nâu sẫm (d-BrC).
Ngược lại với cacbon màu nâu thông thường, d-BrC có khả năng chống lại quá trình tẩy trắng bằng ánh sáng và không hòa tan trong nước. Nó tiếp tục hấp thụ ánh sáng trong khi vẫn ở trong khí quyển. Theo một nghiên cứu năm 2023 được công bố trên tạp chí Nature Geoscience, d-BrC là chất hấp thụ sóng ngắn chiếm ưu thế trong các đám khói từ các vụ cháy rừng ở miền Tây Hoa Kỳ.

2.2 Được đo: 3/4 mức hấp thụ ánh sáng xanh được đóng góp bởi d-BrC

Những con số cứng từ cùng một nghiên cứu:

Ba{0}}phần tư sự hấp thụ ánh sáng nhìn thấy trong thời gian ngắn (xanh lam đến xanh lục) là do d-BrC.

Nó chịu trách nhiệm hấp thụ 50% ánh sáng nhìn thấy dài (màu đỏ).

Carbon đen không phải là nguyên nhân chính gây mất ánh sáng xanh mà bạn quan sát thấy trong một ngày có nhiều khói. Nó bắt nguồn từ d-BrC. Những hạt này cực kỳ nhớt, nhỏ và hình cầu. Trong tài liệu khoa học, chúng thường được gọi là "quả bóng hắc ín".

2.3 Quả bóng nhựa đường: Các hạt cực nhỏ của bầu trời hổ phách

d-BrC xuất hiện dưới dạng các hạt thủy tinh tròn khi nhìn dưới kính hiển vi điện tử. Đường kính của chúng dao động từ 140 đến 200 nanomet. Chúng không chỉ âm ỉ; chúng hình thành khi ngọn lửa có nhiệt độ-cao.

Tại sao bạn phải quan tâm? do sự cứng đầu của quả bóng hắc ín. Họ phải mất một thời gian để tẩy trắng. Chúng tiếp tục hấp thụ ánh sáng xanh trong nhiều ngày khi vẫn ở trong khí quyển. Vì lý do này, bầu trời đầy khói có thể vẫn có màu cam trong một khoảng thời gian đáng kể. Nhưng không phải là vô thời hạn.

3. Khói thay đổi theo thời gian: Điều mà hầu hết các bài báo không cho bạn biết

3.1 Quá trình lão hóa: Ánh sáng-Tán xạ (Trắng) đến Ánh sáng-Hấp thụ (Nâu)

Màu của khói tươi là màu nâu. Nó làm ấm bầu không khí bằng cách hấp thụ bức xạ sóng ngắn. Tuy nhiên, khói phản ứng với các chất oxy hóa như gốc OH và NO3 khi nó trưởng thành. Sự thay đổi trang điểm hóa học. Các hạt bắt đầu phân tán nhiều hơn và hấp thụ ít hơn.
Khói cũ chuyển sang màu trắng. Không khí không được làm ấm nhiều bởi nó. Ánh sáng được phân tán theo mọi hướng. Đối với ánh sáng chiếu tới trái đất, điều này rất quan trọng.

3.2 Đo được: Giảm hấp thụ ánh sáng lên tới 46%

Theo một nghiên cứu năm 2017 của các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington ở St. Louis (xuất bản trên Thư Khoa học & Công nghệ Môi trường), so với khói mới, khói cũ có thể làm giảm khả năng hấp thụ ánh sáng tới 46%.
Đó là một sự suy giảm lớn. Sau một vài ngày, cùng một làn khói khiến bầu trời buổi trưa của bạn có màu cam sẽ cho phép nhiều ánh sáng xanh đi qua hơn.

3.3 Dòng thời gian trực quan: Sự phát triển của quang phổ ánh sáng ban ngày (0h → 24h → 72h+)

Dựa trên các phép đo thực địa và nghiên cứu lão hóa trong phòng thí nghiệm, thời gian biểu sau đây là gần đúng:
0–12 giờ (khói mới): CCT trong khoảng 3400K đến 3800K. Các bước sóng xanh lục và xanh lam bị tắt tiếng mạnh mẽ. Bầu trời dường như có màu từ cam đến nâu. Mặt trời thường không được nhìn thấy.

Lão hóa sớm (12–24 giờ): CCT tăng lên 4000K–4500K. Một chút ánh sáng xanh quay trở lại. Bầu trời chuyển sang màu vàng thay vì màu cam.

24–72 giờ (chuyển tiếp): CCT trong khoảng từ 4500K đến 5000K. Ánh sáng xanh vẫn đang trở nên tốt hơn. Bầu trời xuất hiện màu trắng mờ với một chút màu vàng.

CCT đạt mức 5000K–5500K sau 72 giờ (khói lâu năm). Mặc dù phổ gần bình thường hơn nhưng sự tán xạ vẫn có thể làm giảm cường độ tổng.

Thời tiết, loại lửa và mật độ khói đều ảnh hưởng đến thời gian biểu này. Tuy nhiên, hướng luôn giống nhau: khói cũ khuếch tán nhiều hơn và có màu trắng, trong khi khói mới có màu cam hơn.

4. Tầm quan trọng của dòng thời gian này đối với cuộc sống hàng ngày của bạn

4.1 Đối với người trồng và cây trồng trong nhà:PPFDĐường cong phục hồi và thả

Để phát triển nhỏ gọn và kiểm soát khí khổng, thực vật cần ánh sáng xanh. Ánh sáng xanh có thể giảm 60–70% khi có khói mới. PPFD, hay mật độ dòng photon quang hợp, thường giảm 30–50%.
Đối với người trồng thương mại, điều này dẫn đến giảm năng suất, kéo dài thời gian và tăng trưởng chậm hơn. Tin tốt là PPFD sẽ phục hồi khi khói già đi. Tuy nhiên, cần có thời gian để mọi thứ trở lại bình thường. Trong 48 giờ đầu tiên, bạn phải điều chỉnh ánh sáng bổ sung hàng ngày.

4.2 Cơn ác mộng về cân bằng trắng thay đổi hàng ngày đối với các nhiếp ảnh gia

Cân bằng trắng tự động trên máy ảnh của bạn được xác định dựa trên nguồn sáng gần D65 hoặc ánh sáng ban ngày. Máy ảnh điều chỉnh quá mức ở mức 3440K khi có khói mới. Hình ảnh xuất hiện quá lạnh, thậm chí đôi khi có màu tím.
Tệ hơn nữa, nhiệt độ màu thay đổi hàng ngày. Đến 2 giờ chiều, cân bằng trắng tùy chỉnh được đặt lúc 10 giờ sáng có thể không chính xác. Sử dụng thẻ màu xám nếu bạn đang chụp ảnh bên ngoài khi có sự cố về khói. Cứ sau vài giờ, hãy kiểm tra cân bằng trắng của bạn. Ngoài ra, hãy chuyển sang Kelvin thủ công và điều chỉnh khi khói đã chín.

4.3 Đối với chủ sở hữu các tấm pin mặt trời: Sự thay đổi hàng ngày về tổn thất đầu ra

Bức xạ trực tiếp thông thường (DNI) bị giảm đáng kể do khói mới. Ánh sáng khuếch tán từ các tấm pin của bạn vẫn tạo ra một số năng lượng, mặc dù tổng công suất có thể giảm 20–40%.

Ánh sáng khuếch tán tăng cường khi khói trưởng thành và trở nên tán xạ hơn. Tuy nhiên, cho đến khi đám khói biến mất, tổng lượng bức xạ vẫn ở mức dưới mức trung bình. Theo dõi sản lượng hàng ngày của bạn. Sẽ không hữu ích lắm nếu bạn lau chùi mạnh các tấm pin trong thời gian xảy ra khói. Chờ cho đến khi khói tan.

4.4 Đối với những người khác: Tác động của khói thuốc do lão hóa đối với giấc ngủ, tâm trạng và sự thoải mái về thị giác

Ánh sáng xanh thấp và nhiệt độ màu thấp có thể khiến bạn cảm thấy buồn ngủ và khó tỉnh táo. Đó không phải là sự sáng tạo. Nhịp sinh học được điều chỉnh bởi ánh sáng xanh. Cơ thể bạn có thể nhìn thấy hoàng hôn nếu bạn dành cả ngày dưới ánh sáng 3400K.
Sử dụng ánh sáng 5000K vào ban ngày để bù đắp cho việc làm việc trong nhà. Đôi mắt của bạn cũng sẽ đánh giá cao nó. Đọc trong ánh sáng màu hổ phách khiến mắt bạn nhanh mỏi hơn.

5. Cách bù đắp: Kế hoạch chiếu sáng theo thời gian{1}}

5.1 Ý tưởng tổng thể: Giới thiệu lại những gì còn thiếu phù hợp với độ tuổi

Bầu trời có vẻ ấm áp, vì vậy đừng chỉ thêm ánh sáng ấm áp. Điều đó làm trầm trọng thêm vấn đề. Giới thiệu lại các bước sóng xanh lam và xanh lục đã loại bỏ khói thuốc.

Việc bồi thường phải phù hợp với giai đoạn khói. Cần phải có sự cải chính mạnh mẽ nhất đối với khói mới. Khói cũ đòi hỏi ít hơn.

5.2 Giai đoạn 1: Khói tươi (0–24 giờ): Bổ sung màu xanh +CRI cao 5000K–6500K

CCT: từ 5000K đến 6500K

CRI: > 90

Bổ sung màu xanh lam: Nếu bạn trồng cây, hãy bổ sung thêm 450 nm.

Tại sao? Ánh sáng xanh bị giảm hơn 50% bởi khói tươi. Để khôi phục khả năng hiển thị màu và cung cấp đủ màu xanh cho cây, bạn cần CCT cao và CRI cao.

5.3 Giai đoạn 2: Khói chuyển tiếp (24-72 giờ):Toàn phổCCT: 4000K đến 5000K

Loại: LED với quang phổ đầy đủ

Quang phổ đang bắt đầu được cải thiện. Các chất bổ sung màu xanh đậm không còn cần thiết nữa. Thông thường, một ánh sáng-phổ phổ đầy đủ ở mức 4000K–5000K là phù hợp.

5.4 Giai đoạn 3: Khói già (72h+): 3500K–4500K, CCT đồng đều: 3500K–4500K

Ưu tiên: Độ phủ đều hơn là cường độ tối đa

Quang phổ gần như điển hình ở thời điểm này. Tuy nhiên, ánh sáng vẫn bị phân tán nhiều hơn bình thường. Đảm bảo không gian làm việc của bạn được chiếu sáng đều bằng ánh sáng nhân tạo.

5.5 Những việc không nên làm: Sử dụng“Trắng ấm” (2700K)một mình sẽ làm cho tình hình tồi tệ hơn.

Lỗi thường gặp nhất là lỗi này. Để cố gắng "kết hợp" bầu trời màu cam, mọi người tìm đến ánh sáng trắng ấm áp. Điều đó làm cho vấn đề trở nên nghiêm trọng gấp đôi. Màu xanh của bóng đèn trắng ấm (2700K) đã ở mức thấp. Mức độ ánh sáng xanh của bạn thậm chí còn giảm nhiều hơn khi bạn kết hợp chúng với một ngày đầy khói thuốc.
Sử dụng đèn có CCT cao và CRI cao. Đừng cố gắng để phù hợp với bầu trời. Hãy bù đắp cho nó.

6. Không phải tất cả khói mù trong khí quyển đều giống nhau: Khói so với những loại khác

Khói là duy nhất vì nó già đi về mặt hóa học. Sương mù và mây thì không.

7. Cách theo dõi chất lượng ánh sáng khi xuất hiện khói

7.1 Dấu hiệu trực quan: Những gì nhìn thấy trên bầu trời ở mọi giai đoạn

Tươi: Bầu trời màu cam đến nâu, mặt trời vô hình
Chuyển tiếp: bầu trời vàng, mặt trời khó nhìn thấy

Tuổi: Trời trắng, nắng mờ nhưng dễ thấy

Manh mối trực quan rất khó để giải thích. Chỉ cần sử dụng chúng để đoán nhanh.

7.2 Tài nguyên công nghệ-thấp: Ứng dụng ước tính CCT dành cho điện thoại thông minh

CCT có thể được ước tính từ camera điện thoại của bạn bằng các ứng dụng như Colorimeter hoặc LightSpectrum Pro. Mặc dù chúng không phải là loại-phòng thí nghiệm nhưng chúng đủ để xác định xem bạn đang ở mức 3500K hay 5000K.

7.3 Dụng cụ chuyên dụng: Máy quang phổ cầm tay

Đầu tư vào một máy quang phổ cầm tay sẽ rất đáng giá nếu bạn quản lý một cơ sở trồng trọt thương mại hoặc một studio ảnh. Bạn có thể thu được CCT, CRI và SPD hoàn chỉnh chỉ bằng một phép đo. Bạn sẽ có thể xác định chính xác giai đoạn của khói.

Câu hỏi thường gặp

Liên hệ
Kevin Rao

Email:bwzm12@benweilighting.com

Điện thoại/Whatsapp:+8619972563753