气象观测能见度的观测

令可见光波段散射为：dI
E
dAdL
人目方向原始亮度为：dB'
dI
/
dA
E
dL
3.7
根据物光减弱规律，通过dL气层减弱后的视亮度为：
dBL'
dB'e L
E
e
L
dL
3.8
从0到L积分得：
BL'
L 0
E
e
L
dL
E
(1 e L )
3.9
B为L' 距离L内所有空气的气幕光视亮度。
假定水平方向空气均一，从0到无穷远积分，得：
即 B0' 则BH有
F (L) e L
K L K0e L
3.14
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 KL 时，相应的能见度距离为L
L 1 ln K0
3.15
若选择深色物体作为目标物，即 B0 ，0相应
再取 0，.02则定出的最大能见度距离为：
BL' B0' e L BH (1 e L )
则：
KL
B0' B0 B0'
1
B0 B0'
1 (e L
1)
令：
F (L)
1
1
B0 B0'
(e L
1)
称作传输函数，则有： KL K0F (L)
3.13
（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 B0'
应等于水平天空的视亮度 BH
由实验得出，在白天野外光照条件下，正常人 的ε值平均约为ε≈0.025。因此，联合国气象 组织推荐日间测定能见度时，取对比阈值 ε=0.025。
黄昏后，因亮度迅速减小，目标物与背景逐渐 融合，ε值可迅速增大到0.06-0.07。
观测者的ε值与亮度和目标物的视张角有关。 目标物的张角为：
a b 0.34
可见当L ∞时，即当远离目标物时，不论其原始
亮度多大，它的视亮度会逐渐趋近于背景亮度，最后 目标物消失于背景之中。而且，空气越浑浊，目标物 消失的距离越短。
&3.4 气象能见度
影响目标物能见度的因子很多，而气象工作中， 需要能见度只反映大气透明状况，这就必须选定和 统一实行某种观测方法，以固定其它因子，使测定 的最大水平能见距离只表达大气透明程度的单一因 子影响。下面分白天和夜间两种情况介绍。
3.观测者的视力指标——对比视感域ε
在白天当，当K=0时，难以准确辨别目标物。当K 逐渐增大，即亮度差异逐渐增大，当K值增大到某 一值时，才能准确地辨别目标物。这个亮度对比
值叫做对比视感域，用ε表示。
当K>ε时，目标物可见； 当K<ε时，目标物不可见； 当K=ε时，目标物若隐若现，为临界状态。
ε的大小主要取决于观测者的视力，观测时的光照 条件和目标物视角的大小。
设目标物亮度B0为 ，背景亮度B为0'
当 B0，则B0'
当
B，0 则B0'
K B0 B0' 1 B0'
B0
B0
K
B0' B0 B0'
1
B0 B0'
3.1
3.2
所以，0 K，1
当目标物与背景亮度一致时，B0 ，B0' 则K=0，此时目标 物和背景融合，即在背景的衬托下不能辨别目标物。
当K在0-1范围内变化时，则随K值的增大，目标物看 的越清晰。
&3.1 能见度
能见度是气象台站基本观测项目之一。有 “气象能见度”和“有效能见度” 之分。 气象能见度：视力正常的人，在当时气象条 件下能从天空背景中分辨出目标物轮廓的最 远距离。 有效能见度：四周视野中，1/2以上的范围 内，能见目标物的最大水平距离。 记录单位：Km，不足100米记0.0，100米 记0.1Km,依此类推。
cm1
令：
，T为大气层透射率B，0L B0e L
3.5
B0L T
T e L
则有：B0
1 ln B0
L
B0 L
3.6
2.气幕光
在距离观测者水平距离L处，取一空气元，其元的体 积为：
dV dAdL LddL
设入射到体积元上光的照度为E； 体积角散射系数为
观测方向散射光强为：dI
E
dV
影响能见度的因子
能见度的区别
能见度的区别
&3.2 影响能见度的因素
1.大气透明度：
大气透明度是影响能见度的主要因子。大气中的 气溶胶粒子通过反射、吸收、散射等机制削弱光 通过大气的能量。导致目标物固有亮度减弱。所 以，大气中杂质愈多，愈浑浊，能见度就愈差。
2.目标物和背景的亮度对比
在大气中目标物能见与否，取决于本身亮度，又与 它同背景的亮度差异有关。比如，亮度暗的目标 物在亮的背景衬托下，清晰可见；或者亮的目标 物在暗的背景下，同样清晰可见。 表示这种差异的指标是亮度的对比值K。
1 1 3.912
Lmax ln 0.02
K0 1
3.16
按上述规定的条件进行观测，测定的 Lm只ax 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 Lma为x 气象能见距离，或气象视距。
2.夜间能见度
夜间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
BH
E
e
L
dL
E
0
3.10
B为H 水平天空的视亮度，代入（3.9）式得：
BL' BH (1 e L )
3.11
3.人眼所见目标物的总视亮度
由(3.5)和(3.11)式得：
BL B0L BL' B0e L BH (1 e L ) 3.12
（3.12)式为以水平天空为背景的目标物视亮度方程。
L
3.3
百度文库
其中：a为目标物的高度(m)； b为目标物的宽度(m)； L为观测者与目标物之间的水平距离(km)。
&3.3 目标物的亮度方程
1.目标物亮度减弱规律：
设目标物固有视亮度为 由BBe0Ler定律：
B0
L
B；0 通过距L 离L的空气层后减为
B0e0 dL
3.4
其如中果大: 气为水大平气均层一消，光则系：数，单位为
1、白天气象能见度
（1）目标物背景对比度衰减规律：
一般白天目标物为扩展反射光源，目标物背景的固
有亮度对比值，取
K0
B0' B0 B0'
观测者、目标物背景的视亮度对比为:
KL
BL' BL BL'
BL 为经L距离后,目标物的固有亮度;
BL' 为经L距离后,背景的固有亮度。
由（3.12）式可写成：
BL B0e L BH (1 e L )
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