Handboek waarnemen -   Zicht
 
De WMO defi nieert het zicht (visibility, meteorological visibility en meteorological visibility at night) volgens: "Grootste afstand waarop een zwart object van voldoende afmetingen bij daglicht kan worden gezien en herkend tegen de hemel vlak boven de horizon gedurende daglicht of zou kunnen worden gezien en herkend gedurende de nacht indien de algemene verlichting zou zijn opgevoerd tot aan het niveau van daglicht."

In de meteorologie worden de volgende grootheden met betrekking tot zicht onderscheiden:

1) Meteorological Optical Range (MOR), ook wel meteorologisch dagzicht genoemd; dit is een objectieve fysische variabele waarbij de specifieke
    eigenschappen van het menselijk oog en de achtergrondhelderheid geen rol spelen.
2) Waargenomen Zicht, het visueel bepaalde zicht, waarbij de mate van duisternis, uitgedrukt in achtergrondhelderheid en de aanwezigheid van
    lichtbronnen wel een rol spelen. Uit het zicht en de achtergondhelderheid  kan een waarnemer volgens WMO voorschrift de Meteorological
    Optical Range (MOR) herleiden.
3) Naast genoemde variabelen, die betrekking hebben op het al dan niet automatisch waarnemen is er ook de variabelle Visual Range (VR).
    Deze VR heeft echter betrekking op de presentatie van het zicht aan gebruikers en dient gebaseerd te zijn op volledig gedefi nieerde specificaties
    van het menselijk oog, de lichtsterkte van lichtbronnen en de achtergrondhelderheid. Een VR, die uitsluitend in de luchtvaart wordt gebruikt voor
    de herkenning van start- en landingsbanen is de Runway Visual Range (RVR).

Meteorological Optical Range (MOR)

Instrumenteel gemeten zicht wordt gerepresenteerd door de Meteorological Optical Range (MOR). Deze "range" is de lengte van het pad in de atmosfeer waarbij de luminantie (Cd/m2) van een evenwijdige lichtbundel, afkomstig van een bron met temperatuur 2700 Kelvin (corresponderend
met een golflengte van ca. 550 nm), wordt verminderd tot 5% van de oorspronkelijke waarde. MOR moet worden gezien als een objectieve fysische parameter, die uitsluitend wordt bepaald door de toestand van de atmosfeer en onafhankelijk is van de kwaliteit van het menselijk oog dan wel van enige meteorologische toepassing: het is een pure meetwaarde. Overigens is gekozen voor een waarde van 5% omdat de bijbehorende MOR dan
het beste overeenkomt met het door de mens waargenomen zichtbereik. Dit bereik betreft daarbij het kunnen herkennen van een donker object
tegen een lichte achtergrond.  De MOR is bepalend voor de gecodeerde zichtwaarde in de SYNOP-berichtgeving.

Visual range (VIS)

Met de visual range ordt bedoeld de mate van doorzichtigheid (ander begrip: mate van transparantie) van de atmosfeer, zoals deze wordt
vastgesteld door de menselijke waarnemer. Zichtmerken kunnen een hulpmiddel zijn voor de waarnemer bij het bepalen van het zicht.
In de waarneming wordt weergegeven het kleinste horizontale zicht op ooghoogte bij volledig rondom kijken (0 - 360 booggraden).

Opmerking: de WMO geeft geen nadere precisering met betrekking tot "ooghoogte", in principe wordt bedoeld een hoogte van ca. 1.50 m boven het aardoppervlak.

De visual range is in Nederland nog uitsluitend bepalend voor de gecodeerde zichtwaarde in de METAR- berichtgeving, hetgeen wordt aangeduid
met visibility for aeronautical purposes.

a) zichtmerken

Op de meeste meteorologische stations wordt het zicht geschat aan de hand van zogeheten zichtmerken, zoals torens, . atgebouwen, bomen, elektriciteits- masten, e.a. In principe dienen er rondom het meteorologisch station en per richting/ sector op verschillende afstanden zichtmerken
te worden gekozen. De afstanden tot deze objecten zijn bekend, zodat de waarnemer een goed hulpmiddel in handen heeft voor het bepalen van de juiste zichtwaarde en code.

Echter, lang niet bij alle stations zal sprake zijn een dergelijk omvangrijk park van zichtmerken. De waarnemer moet dan "roeien met de riemen"
die hij/zij heeft en mede op basis van de enkele wel beschikbare objecten èn met behulp van zijn /haar meteorologische kennis en ervaring komen
tot een adequate zichtwaarneming en -code.

b) dagzicht

Het dagzicht is de afstand, waarop een zwart voorwerp van voldoende grootte tegen een heldere horizon nog net te zien en te herkennen is.

c) nachtzicht

Nachtzicht is de afstand, waarop een zwart voorwerp van voldoende grootte tegen een heldere horizon nog net te zien en te herkennen is/ kan zijn, indien bedoeld object verlicht is/wordt tot "daglichtsterkte". In de praktijk wordt echter meestal gekeken naar lampen van verschillende, onbekende sterktes op een bekende afstand schrijft voor hoe hieruit de MOR kan worden herleid. Op de aeronautische stations in Nederland wordt de zichtwaarde ten behoeve van de METAR automatisch gegenereerd. Hierbij wordt de beoogde visual range (visibility for aeronautical purposes)
waarde door middel van een algoritme herleid uit de gemeten waarde van de MOR en de ter plekke met een aparte sensor gemeten waarde van de achtergrondhelderheid. Hierbij wordt ook rekening gehouden met te herkennen lampen met een lichtsterkte I van 100 Cd (Candela). In ICAO verband is voorgesteld (2005) om ten behoeve van deze visibility for aeronautical purposes een waarde van 1000 Cd te kiezen.

Runway Visual Range (RVR)

De grootheid Runway Visual Range (RVR) is speciaal voor de luchtvaart gedefinieerd. Deze "range" is de afstand waarover de piloot van een
vliegtuig op ca. 5 meter boven de middenlijn van de landingsbaan de baan kan identificeren. Zowel de lichtsterkte van de “middenlijn" verlichting als van de “rand" verlichting van de landingsbaan wordt daarbij gebruikt deze lichtsterkte kan gevarieerd worden, afhankelijk van de RVR waarde zelf. 
Ter plekke van de landingsbaan (touch down zone) wordt de zichtwaarde MOR instrumenteel gemeten alsmede wordt de achtergrondhelderheid instrumenteel gemeten. Het gaat hierbij om de helderheid van de achtergrond in noordelijke richting. De gemeten waarden MOR en AH worden middels een algoritme omgezet in een waarde RVR.
 
Instrumenten en techniek
 
Het KNMI gebruikt twee typen instrumenten voor de meting van het Meteorologisch zicht:

De transmissometer.

Dit instrument bepaalt het lichtdoorlatingsvermogen van de atmosfeer (de transmittivity), en daaruit de zogeheten transmissiefactor (bereik: 0 tot 100%). Uit deze factor kan de extinctie coëfficiënt S worden bepaald en de Meteorological Optical Range (MOR) worden afgeleid.

De scatterometer.

Dit instrument bepaalt de verstrooiingsfactor van het licht in de atmosfeer. Ook uit deze factor kan de extinctie coëfficiënt S worden bepaald en de Meteorological Optical Range MOR worden afgeleid.
 
Opstelling transmissometer, met links de zender met achtergrondhelderheidsmeter en rechts de twee ontvangers).
Nota bene: zender en ontvangers staan op gelijke hoogte
 
Opstelling transmissometer (links twee ontvangers en rechts de zender met daarop de achtergrond helderheidsmeter), Locatie Schiphol
 
De transmissometer-opstelling bestaat uit:
a) een lichtbron (of zender) die hoogfrequent lichtpulsen (zichtbaar of infrarood) van zeer korte duur en zeer grote constante intensiteit uitzendt.
    Middels optica (parabolische spiegel, lenzenstelsel en diafragma's) wordt een smalle, evenwijdige lichtbundel geproduceerd, die gericht is op
    een of meerdere ontvangers, welke zich op enige afstand van de zender bevindt c.q. bevinden (bijv. 15 m, resp. 75 m). De lichtbron is gemonteerd
    op een mast en bevindt zich tussen de 2,0 m (synoptische stations) tot 2,5 m (aeronautische stations) boven het aardoppervlak.
    De hoogte verschilt weliswaar per locatie, en is niet overal geheel conform de gestelde norm (1,5 m) voor representatieve metingen,
    maar aangenomen mag worden dat de op deze hoogten verkregen metingen ruimschoots binnen de vereiste meetonzekerheid, geldig voor de
    representatieve metingen, zal liggen.
 
scatterometer opstelling zonder achtergrondhelderheidsmeter
 
Bovenaanzicht scatterometer. Het verstrooiingsvolume
ligt op het kruispunt van de twee optische lijnen.
 
b) Een lichtdetector (of ontvanger) die de ontvangen lichtsterkte kan vaststellen,
   en deze sterkte in relatie kan brengen met de lichtsterkte van de uitgezonden
   lichtpuls. De detector is eveneens gemonteerd op een mast en bevindt zich op
   dezelfde hoogte boven het aardoppervlak als de zender. De meetonzekerheid
   van een transmissometer is afhankelijk van de gemeten transmissiecoëfficiënt,
   welke naast s afhangt van de onderlinge afstand (baseline) tussen zender en
   ontvanger. Het meetbereik van een transmissometer is daarom beperkt en
   een meetsysteem bestaat daarom uit een zender met meerdere ontvangers,
   geplaatst op verschillende afstanden. Om aan het gestelde bereik (10 m tot
   1500 m) voor RVR bepalingen te kunnen voldoen wordt op luchthavens
   gebruik gemaakt van een 12 m en een 75 m baseline.
 
De scatterometeropstelling bestaat uit één mast van 1,7 tot 2,5 meter hoogte, waarop gemonteerd zijn:
• een lichtbron vergelijkbaar met de lichtbron in de transmissometeropstelling (. itslamp met licht in het IR gebied);
• een ontvanger die de hoeveelheid verstrooid licht meet van een optisch volume bestraald door de lichtbron. Hierbij wordt licht gemeten dat is
  verstrooid onder een hoek van ca.33°. De grootte van deze intensiteit in relatie tot de intensiteit van het uitgezonden licht is afhankelijk van grootte
  en aantal deeltjes in dit verstrooiingsvolume, ook wel "sample volume" genaamd. Uit de meting en kennis omtrent genoemd verband volgt
  een schatting van de zogeheten extinctiecoëffi ciënt S waaruit MOR kan worden herleid. Door middel van vergelijkende metingen tussen
  scatterometer en transmissometer kan deze kennis worden verkregen. De opstellingshoogte is dezelfde als bij de transmissometer.
 
Opstellingseisen en omgevingscondities
De instrumenten worden geplaatst op een hoogte van 1,5 tot 2,5 meter boven voldoende vlak terrein. Deze referentie spreekt van ooghoogte", dat wil zeggen bekeken vanuit de positie van een waarnemer (ca. 1,6 m), die op de grond staat (en niet op bijv. een verhoging of uitkijkpost). Voor het bepalen van RVR echter, waarbij een representatieve meting van MOR halverwege tussen 0 en 5 meter (zie ref. 6 en 20) plaatsvindt, is een hoogte van ca. 2,5 gewenst.

Op stations, waarbij het zicht voor zowel synoptische als aeronautische berichtgeving (RVR) wordt bepaald is het voor de synoptische meteorologie acceptabel dat gekozen wordt voor een hoogte van 2,5 m. Hierbij wordt aangenomen dat het eventuele verschil in waargenomen S binnen de vereiste meetonzekerheid ligt. De prestatie van transmissometers en scatterometers wordt sterk beïnvloed door de mate van vervuiling van de optica. Bij het plaatsen van deze meetinstrumenten moet hiermee terdege rekening gehouden worden. Voorts kunnen de ontvangers van deze instrumenten slecht gaan functioneren indien zij direct of indirect (bijv. via een water oppervlak) worden beschenen door de zon.
 
scratterometer, inclusief achtergrond-helderheids–meter.
Locatie: De Bilt
 
Bij een scatterometer opstelling geniet oriëntatie naar het noorden daarom de voorkeur. Bij transmissometers moet voldoende aandacht worden besteed aan de optische uitlijning van de componenten. Stabiliteit en ongevoeligheid voor trillingen, uitzetting door verwarming en verzakking van
het fundament zijn daarbij zaken die de meting in sterke mate gunstig of ongunstig kunnen beïnvloeden en waarop dus gelet moet worden.

De sensor achtergrondhelderheid (gemonteerd op een van de masten) dient in principe om bovengenoemde reden (lichtinval zon) eveneens op het noorden te worden gericht, onder een hoek vlak boven de horizon, en wel zodanig dat de hemel wordt waargenomen. Voor metingen van RVR
echter dient de gekozen (horizontale) richting samen te vallen met de kijkrichting van de piloot.  

Voor landingsbanen met meerdere RVR-meters is plaatsing van een enkele achtergrondshelderheidsmeter afdoende (A positie). Indien echter
landing uit beide richtingen plaatsvindt, zijn uiteraard twee meters gewenst. Indien gekozen wordt voor een horizontale richting, die afwijkt van de noordelijke, kan bij operationeel gebruik dus wellicht hinder worden ondervonden door directe instraling van de zon (bijv. bij zonsopgang en -ondergang) en zullen beschermende maatregelen nodig blijken. Voor overige condities voor het plaatsen (posities) van zichtmeters ten behoeve
van RVR berichtgeving.

Condities m.b.t. omgeving en meetlocatie/representativiteit waarnemingen
De directe omgeving dient vrij te zijn van atmosferische verontreiniging, zoals rook, industriële emissies, stof, e.d.. Tevens dient voorkomen te
worden dat de meting wordt beïnvloed door enige niet natuurlijke oorzaak (bijv. verwarming van de lucht, waardoor het zicht beter wordt).
In de nabijheid mogen zich geen obstakels als gebouwen en bosschages bevinden. Ook beïnvloeding door wateroppervlaktes in de directe
nabijheid moet worden voorkomen. Deze kunnen de (relatieve) vochtigheid en ook het zicht  beïnvloeden. Aldus wordt de representativiteit van de waarneming voor een ruimere omgeving aangetast. Concreet gaat het om de volgende condities:

• er mogen zich geen obstakels binnen een afstand van 100 meter vanaf de locaties van de sensoren (zenders c.q. ontvangers) alsmede vanaf
  de baan van de lichtbundel bevinden.
• Te land moeten de sensoren (zenders c.q. ontvangers), alsmede de baan van de lichtbundel zich op een afstand van tenminste 5 meter van water
  oppervlakten bevinden (sloten, kanalen, plassen, rivieren, etc,). Geringere afstand impliceert een atmosfeer in de bundel die (sterk) beïnvloed is
  door de lokale vochthuishouding boven en nabij bedoelde wateroppervlakten.

In het kader van het KNMI project Automatisering Visuele Waarnemingen is aandacht besteed aan automatisering van waarnemingen van het zicht ten behoeve van de luchtvaart meteorologie. Daartoe heeft de "toetsgroep AVW" een aantal condities toegevoegd, die van belang zijn voor de overgang van waarnemingen door waarnemers naar instrumentele waarnemingen.

a) De zichtwaarden in de take off reports moeten representatief zijn voor het take off en climb out gebied en in de landing reports voor het
    naderings- en landingsgebied.
b) De zichtwaarden in de reports welke buiten de luchthaven worden verspreid (METAR, SPECI) moeten representatief zijn voor de luchthaven en
    een gebied rondom de luchthaven. Hierbij moet speciale aandacht gegeven worden aan signifi cante richtingsvariaties.
c) In de reports welke buiten de luchthaven worden verspreid moet op de volgende wijze zicht- en richtingswaarden in de reports worden vermeld:
• als het zicht rondom niet dezelfde waarde heeft moet het minste zicht gerapporteerd worden.
• als het zicht in de verschillende richtingen niet hetzelfde is en het zicht in een of meer richtingen meer dan 50% hoger is dan het laagste zicht,
  dan moet het laagste zicht en  de richting gerapporteerd worden.
• als het laagste zicht in meer dan een richting wordt waargenomen dan moet de meest operationele significante richting gerapporteerd worden.
• richtingsvariaties in zicht moeten gerapporteerd worden als het laagste zicht minder is dan 1500 m en het zicht in een andere richting meer
  dan 5000 m is. Als dergelijke variaties in zicht worden waargenomen in meer dan één richting, moet de meest operationele significante richting
  gerapporteerd worden. De richtingafhankelijkheid vergt een bijzondere, complexe infrastructuur waarvoor nog geen goede oplossing voorhanden is. 
 
Bron: KNMI handboek waarnemen hoofdstuk-9