Tragweiten von Leuchtfeuern

Sichtwert

Der Sichtwert TM (engl.: Transmissionfactor) ist ein theoretischer Wert, der die Trübung der Atmosphäre durch Schmutzoder Wasserpartikel (→ Dunst, Nebel) beschreibt.

Der Sichtwert nimmt Werte zwischen 0 und 1 ein, wobei 0 einer kompletten Trübung entspricht, das gesamte ausgestrahlte Licht wird absorbiert.
Ein (theoretischer) Sichtwert von 1 entspricht den Verhältnissen eines Vakuums – hier findet keinerlei Trübung des Lichtes statt.

In der Realität werden Werte von 0,9 kaum übertroffen und Werte um 0,8 gelten noch als gute Sicht.

Der Zusammenhang zwischen Sichtwert und der vorherrschenden Sicht in Seemeilen ist beschrieben durch den Zusammenhang

T_M\ =\ 0,05^{\frac 1{\mathit{Sicht}[\mathit{sm}]}} bei einem Kontrastschwellenwertes des Auges von K’= 5%.

Nenntragweite

Die Nenntragweite ist die Distanz, aus der eine Lichterscheinung bei einer meteorologischen Sicht von 10 sm (Sichtwert = 0,7411) gerade noch als Lichterscheinung wahrgenommen werden kann.

Dabei muss die Hintergrundbeleuchtung auch berücksichtigt werden, denn bei Nacht ist ein Licht besser zu erkennen als bei Tage.

Als Hilfsgröße dient in diesem Fall die Schwellenbeleuchtungsstärke – gemessen in Lux.

Sie drückt die Grenze der Wahrnehmung aus – ein Signal, welches heller als die Schwellenbeleuchtungsstärke ist, wird gesehen, während Signale unterhalb der Schwelle unsichtbar bleiben.
Dabei spielt die Helligkeit des Hintergrundes eine Rolle.

Damit ein Licht bei gleicher Entfernung bei Tage gesehen werden soll, muss es vergleichsweise viel heller sein als ein Licht, das nur nachts gesehen wird.

Für die Trageweitenberechnungen werden drei Zustände unterschieden:

  • Nacht (Schwellenbeleuchtungsstärke = 0,000 000 2 Lux)
  • Nacht mit Hintergrundhelligkeit, z.B. Ansteurung von Küsten mit künstlich erhelltem Horizont und mit Nebenlichtern
    (Schwellenbeleuchtungsstärke = 0,000 001 Lux)
  • Tagbeobachtung (Schwellenbeleuchtungsstärke = 0,001 Lux)

In dem Leuchtfeuerverzeichnis ist die Nenntragweite bei Nacht aufgeführt.

Das folgende Diagramm erlaubt die Ermittlung der Nenntragweiten bei Nacht mit Hintergrundbeleuchtung sowie bei Tag – jeweils ausgehend von der Nenntragweite gemäß Leuchtfeuerverzeichnis:

Für das Leuchtfeuer Flügge (Fehmarn) ist beispielsweise eine Nenntragweite von 17 sm angegeben.

Bei Nachtansteuerung mit Hintergrundbeleuchtung reduziert sich die Nenntragweite nur noch auf 13,3 sm; bei Tage beträgt die Nenntragweite lediglich 2,2 sm.
(Alle Angaben beziehen sich auf eine Sicht von 10sm, was einem Sichtwert von 0,7411 entspricht)

Tragweite

Da in natura eine Sicht von exakt 10 sm eher selten vorkommt, muss die tatsächliche Tragweite D eines Feuers basierend auf der Nenntragweite Dnom unter Berücksichtigung der aktuell vorherrschenden Sichtverhältnisse V (Sicht in Seemeilen) umgerechnet werden.
Der mathematische Zusammenhang kann durch die Formel

    \begin{equation*} D^2\cdot (0,05)^{\frac D V}\ =\ D_{\mathit{nom}}^2\cdot (0,05)^{\frac{D_{\mathit{nom}}}{10}} \end{equation*}

beschrieben werden, die durch Iteration gelöst werden kann.

In der Praxis kann dies mit einem Diagramm gelöst werden, welches auch in den Lists of Light und im Leuchtfeuerverzeichnis in ähnlicher Form enthalten ist.

Die Nenntragweiten sind auf der oberen X-Achse aufgetragen, die Kurvenschar stellt die verschiedenen Sichtweiten in
Seemeilen dar; die tatsächlich vorherrschende Tragweite wird an der linken Y-Achse abgelesen.

Beispiel:

Das Leuchtfeuer Flügge (Fehmarn) ist mit einer Nenntragweite (nachts) von 17 sm angegeben. Bei einer aktuellen Sicht von 5 sm beträgt die Tragweite (nachts) lediglich ca. 10,5 sm (gerechnet: 10,2 sm)

Mit Hintergrundbeleuchtung reduziert sich die tatsächliche Tragweite nochmals von 10,5 auf ca. 7 sm