Wildvuurrook en daglichtspectrum: hoe vers versus. Oude rook verandert in de loop van de tijd van licht (en hoe dit te compenseren)

Rook- en daglichtspectrum van natuurbranden: hoe frisse versus oude rook in de loop van de tijd van licht verandert (en hoe dit te compenseren)

Op een dag dat er een natuurbrand is, ga je naar buiten. Het is een oranje lucht. Zelfs op het middaguur lijkt het licht een zonsondergang. Dat is waar de meeste mensen stoppen. Maar dat oranje licht is duur als je zonnepanelen gebruikt, foto's maakt voor de kost of planten binnenshuis kweekt.

De wijziging van het daglicht door rook is niet het enige probleem. Het probleem is dat het daglicht voortdurend wordt veranderd door rook. De impact van verse rook verschilt van die van -oude rook. Bovendien wordt dit in de meeste artikelen niet besproken.

Met deze gids worden drie dingen bereikt:

demonstreert de effecten van verse rook op het lichtspectrum met behulp van werkelijke cijfers.

verklaart waarom de hoeveelheid blauw licht die door rook wordt geabsorbeerd, in de loop van de tijd varieert.

biedt u een stap-voor-stap verlichtingsplan, zodat u dit kunt goedmaken

Laten we beginnen met wat u daadwerkelijk kunt zien.

1. Ten eerste: hoe wordt daglicht beïnvloed door nieuwe rook van natuurbranden?

1.1 De directe impact: oranje/rood licht blijft, blauw licht wordt geblokkeerd

Zonlicht heeft 's middags onder een heldere hemel een uitgebalanceerd mengsel van alle zichtbare golflengten. Dat evenwicht verschuift drastisch naar oranje en rood als er veel rook is.
Waarom? Omdat korte golflengten (blauw en violet) veel vaker worden verstrooid en geabsorbeerd door rookdeeltjes dan lange golflengten (oranje en rood). Het verwijderen van blauw licht zorgt ervoor dat de lucht oranje lijkt, niet omdat rook oranje is.

Het voelt als laat in de middag als je op een wazige dag naar buiten stapt. Kleuren zijn ingetogen. Blanken hebben een amberkleurige uitstraling. Dat is het directe gevolg.

1.2 Feitelijke gegevens: metingen met verse rookspectrometer (3440K, SPD-verschuiving)

Laten we er wat cijfers op zetten.
Tijdens de bosbranden van september 2020 in Portland, Oregon werd een draagbare spectrometer gebruikt om daglicht rond de middag te detecteren. De typische middagtemperatuur ligt tussen 5500K en 6500K. Het daalde naar 3440K toen er veel rook was.

Violette, blauwe en zelfs enkele groene golflengten duidden duidelijk op een afname van de spectrale energieverdeling (SPD). Het licht bewoog zich in de richting van580 nm, een heldere amberkleurige tint.

Het nummer 3440K hoeft u niet te onthouden. Houd er rekening mee dat een aanzienlijk deel van het blauw en groen wordt geëlimineerd door verse rook. Wat overblijft is amberkleurig, verhit en bevat weinig plantaardige energie.

1.3 Rayleigh-verstrooiing: een verklaring waarom grijze rook amberkleurig licht produceert

Grijze, op koolstof-gebaseerde deeltjes vormen zelf rook. Dus waarom kan amberkleurig licht uit grijze rook komen?
Rayleigh-verstrooiing. Langere golflengten (rood) verstrooien minder dan kortere golflengten (blauw). Blauw licht wordt in alle richtingen verspreid wanneer zonlicht door een dichte laag rookdeeltjes dringt. Een deel ervan bereikt nooit uw zonnepanelen of oogbollen. Het grootste deel van het licht dat er doorheen gaat, is oranje en rood.

De rook functioneert als een enorm blauw-blokkerend filter dat aan de hemel hangt, om het maar zo te zeggen. Het is geen oranje filter. Blauw is zojuist geëlimineerd.

Alleen de kleurverandering kan echter worden verklaard door Rayleigh-verstrooiing. De hoeveelheid blauwlichtabsorptie wordt er niet door verklaard. Om dat te kunnen doen moeten we de chemie van rook onderzoeken.

2. De onbeantwoorde vraag: waarom absorbeert rook zoveel blauw licht?

2.1 Introductie van de dominante absorber, "Dark Brown Carbon" (d-BrC)

Rookdeeltjes verschillen van elkaar. Sommige zijn roet of zwarte koolstof. Organische koolstof vormt er enkele van. En de belangrijkste oorzaak van de hoge absorptie van blauw licht door rook is een bepaald soort organische koolstof, bekend als donkerbruine koolstof (d-BrC).
In tegenstelling tot gewone bruine koolstof is d-BrC bestand tegen fotobleken en onoplosbaar in water. Het blijft licht absorberen terwijl het in de atmosfeer blijft. Volgens een onderzoek uit 2023, gepubliceerd in Nature Geoscience, is d-BrC de belangrijkste kortegolfabsorbeerder in rookpluimen van bosbranden in het westen van de Verenigde Staten.

2.2 Gemeten: 3/4 van de blauwlichtabsorptie wordt bijgedragen door d-BrC

Harde cijfers uit hetzelfde onderzoek:

Drie-van de korte absorptie van zichtbaar licht (blauw tot groen) wordt toegeschreven aan d-BrC.

Het is verantwoordelijk voor 50% van de absorptie van lang zichtbaar licht (rood).

Zwarte koolstof is niet de voornaamste oorzaak van het verlies aan blauw licht dat je op een rokerige dag waarneemt. Het is afkomstig van d-BrC. Deze deeltjes zijn extreem stroperig, klein en bolvormig. In de wetenschappelijke literatuur worden ze vaak ‘teerballen’ genoemd.

2.3 Teerballen: de microscopische deeltjes van de Amber Sky

d-BrC ziet eruit als ronde, glasachtige deeltjes als je het onder een elektronenmicroscoop bekijkt. Hun diameter varieert van 140 tot 200 nanometer. Ze smeulen niet alleen; ze ontstaan ​​tijdens vlammen op hoge- temperatuur.

Waarom zou je erom geven? vanwege de koppigheid van teerballen. Het duurt even voordat ze uitbleken. Ze blijven dagenlang blauw licht absorberen terwijl ze in de atmosfeer blijven. Om deze reden kan een rokerige lucht geruime tijd oranje blijven. Maar niet voor onbepaalde tijd.

3. Rook verandert in de loop van de tijd: wat de meeste artikelen je niet vertellen

3.1 Het verouderingsproces: licht-verstrooiing (wit) naar licht-absorberend (bruin)

De kleur van verse rook is bruin. Het verwarmt de atmosfeer door kortegolfstraling te absorberen. Rook reageert echter tijdens het rijpen met oxidatiemiddelen zoals OH- en NO3-radicalen. De chemische samenstelling verschuift. Deeltjes gaan zich meer verspreiden en minder absorberen.
Oudere rook wordt wit. De lucht wordt er niet zo warm door. Licht wordt in alle richtingen verspreid. Voor het licht dat de aarde bereikt is dit belangrijk.

3.2 Gemeten: vermindering van lichtabsorptie tot 46%

In vergelijking met verse rook kan oude rook de lichtabsorptie met wel 46% verlagen, blijkt uit een onderzoek uit 2017 door onderzoekers van de Washington University in St. Louis (gepubliceerd in Environmental Science & Technology Letters).
Dat is een enorme daling. Na een paar dagen zal dezelfde rookpluim die je middaghemel oranje maakte, meer blauw licht doorlaten.

3.3 Visuele tijdlijn: de evolutie van het daglichtspectrum (0 uur → 24 uur → 72 uur+)

Op basis van veldmetingen en laboratoriumverouderingsonderzoek is het volgende tijdschema bij benadering:
0–12 uur (nieuwe rook): CCT tussen 3400K en 3800K. Groene en blauwe golflengten zijn sterk gedempt. De lucht lijkt oranje tot bruin. De zon is vaak onzichtbaar.

Vroege veroudering (12–24 uur): CCT stijgt naar 4000K–4500K. Er komt een beetje blauw licht terug. De lucht wordt gelig in plaats van oranje.

24–72 uur (overgang): CCT tussen 4500K en 5000K. Blauw licht wordt nog steeds beter. De lucht lijkt vaag wit met een vleugje geel.

CCT benadert 5000K–5500K na 72 uur (verouderde rook). Hoewel het spectrum dichter bij normaal ligt, kan verstrooiing nog steeds resulteren in een afname van de totale intensiteit.

Het weer, het soort brand en de rookdichtheid hebben allemaal invloed op dit tijdschema. De richting is echter altijd hetzelfde: oude rook is diffuser en witter, terwijl verse rook meer oranje is.

4. De betekenis van deze tijdlijn voor uw dagelijks leven

4.1 Voor kwekers en kamerplanten:PPFDHerstel- en dalingscurve

Voor compacte ontwikkeling en stomatale controle hebben planten blauw licht nodig. Blauw licht kan met 60-70% afnemen in de aanwezigheid van verse rook. PPFD, of fotosynthetische fotonenfluxdichtheid, neemt vaak af met 30-50%.
Voor commerciële kwekers betekent dit lagere opbrengsten, uitrekken en een langzamere groei. Het goede nieuws is dat PPFD herstelt naarmate de rook ouder wordt. Het kost echter tijd voordat alles weer normaal is. Gedurende de eerste 48 uur moet u dagelijks uw aanvullende verlichting aanpassen.

4.2 Een nachtmerrie voor de witbalans die elke dag verandert voor fotografen

De automatische witbalans op uw camera is gebaseerd op de lichtbron in de buurt van D65, oftewel daglicht. De camera corrigeert bij 3440K te veel als er nieuwe rook is. Beelden zien er overdreven koud uit, soms zelfs paars.
Erger nog, de kleurtemperatuur varieert dagelijks. Om 14.00 uur kan een aangepaste witbalans die op 10.00 uur is ingesteld, onjuist zijn. Gebruik een grijskaart als u buiten fotografeert tijdens een rookincident. Controleer om de paar uur uw witbalans. Je kunt ook overschakelen naar handmatige Kelvin en aanpassingen maken naarmate de rook rijper wordt.

4.3 Voor eigenaren van zonnepanelen: dagelijkse variaties in opbrengstverlies

Directe normale instraling (DNI) wordt sterk verminderd door verse rook. Diffuus licht van uw panelen genereert nog steeds wat stroom, hoewel de totale output met 20-40% kan afnemen.

Diffuus licht wordt intenser naarmate de rook rijper wordt en meer verstrooiend wordt. Totdat de pluim verdwijnt, blijft de totale instraling echter onder het gemiddelde. Houd uw dagelijkse output in de gaten. Het zal niet erg helpen om uw panelen krachtig schoon te maken tijdens het ontstaan ​​van rook. Wacht totdat de rook is opgetrokken.

4.4 Voor alle anderen: de impact van ouder wordende rook op slaap, stemming en visueel comfort

Weinig blauw licht en een lage kleurtemperatuur kunnen ervoor zorgen dat u zich slaperig en minder wakker voelt. Dat is geen creativiteit. Circadiaanse ritmes worden gereguleerd door blauw licht. Je lichaam kan de schemering zien als je de hele dag in 3400K licht doorbrengt.
Gebruik overdag 5000K verlichting ter compensatie van het werken binnenshuis. Je ogen zullen het ook waarderen. Lezen bij oranje licht zorgt ervoor dat uw ogen sneller vermoeid raken.

5. Hoe je dit goed kunt maken: een tijd-gebaseerd verlichtingsplan

5.1 Globaal idee: Herintroduceer wat er ontbreekt in overeenstemming met de leeftijd

De lucht lijkt warm, dus voeg niet alleen warm licht toe. Dat verergert het probleem. Herintroduceer de blauwe en groene golflengten die door rook zijn geëlimineerd.

De compensatie moet in lijn zijn met het rookstadium. Voor verse rook is de meest krachtige rectificatie nodig. Oudere rook heeft minder nodig.

5.2 Fase 1: Verse Rook (0–24 uur): Blauw Supplement +5000K–6500K Hoge CRI

CCT: tussen 5000K en 6500K

CRI: > 90

Blauwsupplement: Als je planten kweekt, voeg dan 450 nm extra toe.

Waarom? Blauw licht wordt door verse rook met ruim 50% verminderd. Om de kleurweergave te herstellen en planten voldoende blauw te geven, heb je een hoge CCT en een hoge CRI nodig.

5.3 Fase 2: Overgangsrook (24-72 uur):Volledig spectrumCCT: 4000K tot 5000K

Type: LED met volledig spectrum

Het spectrum begint te verbeteren. Zware blauwe supplementen zijn niet langer nodig. Normaal gesproken is een fatsoenlijk volledig-spectrumlicht in het gebied van 4000 K–5000 K voldoende.

5.4 Fase 3: Verouderde rook (72 uur+): 3500K–4500K, gelijkmatigheid CCT: 3500K–4500K

Prioriteit: gelijkmatige dekking in plaats van maximale intensiteit

Het spectrum is op dit punt bijna typisch. Het licht is echter nog steeds meer verspreid dan normaal. Zorg ervoor dat uw werkruimte gelijkmatig wordt verlicht door kunstverlichting.

5.5 Wat u niet moet doen: gebruiken"Warmwit" (2700K)alleen al zal de situatie verergeren.

De meest voorkomende fout is deze. In een poging een oranje lucht te ‘matchen’, kiezen mensen voor warm wit licht. Dat maakt het probleem twee keer zo ernstig. De blauwe kleur van warmwitte lampen (2700K) is al laag. Je blauwe lichtniveau neemt nog meer af als je het combineert met een rokerige dag.
Maak gebruik van lampen met hoge CCT en hoge CRI. Probeer niet de lucht te evenaren. Maak het goed.

6. Niet alle atmosferische waas is hetzelfde: rook versus andere

Rook is uniek omdat het chemisch veroudert. Nevel en wolken niet.

7. Hoe u de lichtkwaliteit in de gaten kunt houden als er rook optreedt

7.1 Visuele aanwijzingen: wat u in elke fase in de lucht kunt zien

Fris: Oranje tot bruine lucht, onzichtbare zon
Overgang: gouden lucht, nauwelijks zichtbare zon

Leeftijd: witte lucht, wazige maar toch opvallende zon

Visuele aanwijzingen zijn moeilijk te interpreteren. Gebruik ze gewoon om snel te raden.

7.2 Lage-technische bronnen: CCT-schattingsapps voor smartphones

CCT kan worden geschat vanaf de camera van uw telefoon met behulp van apps zoals Colorimeter of LightSpectrum Pro. Hoewel ze niet van laboratorium-kwaliteit zijn, zijn ze voldoende om te bepalen of je op 3500K of 5000K zit.

7.3 Expertinstrumenten: draagbare spectrometers

Investeren in een draagbare spectrometer is de moeite waard als u een commerciële kweek- of fotostudio beheert. Met één enkele meting kunt u CCT, CRI en de volledige SPD verkrijgen. Je kunt het precieze stadium van de rook bepalen.

Veelgestelde vragen

Contact
Kevin Rao

E-mail:bwzm12@benweilighting.com

Telefoon/Whatsapp:+8619972563753