De transmissometer of zichtmeter

Transmissometer of zichtmeter

De WMO definieert 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).

Opstelling transmissometer,

Opstelling Vasilla scatterometers

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 en met 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.

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.

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). De zender en ontvangers staan op gelijke hoogte

Het verschil in lichtbundels van de transmissometer en de scatterometer waar van het verstrooiingsvolume ligt op het kruispunt van de optische bundels.

De transmissometer-opstelling bestaat uit:

1: Een lichtbron of zender die hoogfrequent lichtpulsen in het zichtbaar of infrarood licht van zeer korte duur en met een zeer grote constante
intensiteit uitzendt. Door middel van een 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 (bijv. 15 m, resp. 75 m).

De lichtbron is gemonteerd op een mast en bevindt zich tussen de 2,0 m tot 2,5 m 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.

2: 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.

Bronnen: Handboek waarnemen KNMI hoofdstuk-9

Schematisch overzicht scatterometer opstelling
(zonder achtergrondhelderheidsmeter)

scratterometer, inclusief achtergrond helderheids–meter. Locatie: De Bilt
(De neerslagdetector rechtsboven is ten behoeve van metingen van neerslagsoort).

Categorieën: Meteorologische instrumenten I Weer A tot Z