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Water Column optics and penetration of UVR

Seminário de Ecologia Energética:. Water Column optics and penetration of UVR. Aluna: Professor: Gina Mantilla Ricardo M. Pinto-Coelho. Introdução. UV na coluna da água e alterações ecológicas Depende da profundidade e das mudanças espectrais

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Presentation Transcript

  1. Seminário de Ecologia Energética: Water Column optics and penetration of UVR Aluna: Professor: Gina Mantilla Ricardo M. Pinto-Coelho

  2. Introdução • UV na coluna da água e alterações ecológicas • Depende da profundidade e das mudanças espectrais • Influencia visão, comportamento, sobrevivência e produtividade • Concentração e características ópticas de Matéria Orgânica Dissolvida- MOD • Ambientes marinhos e águas continentais normalmente estudados separadamente

  3. Introdução • A radiação solar é medida como irradiação (Wm-2) e caracterizada pelo comprimento de onda (nm). • O espectro de irradiação solar (UV, PAR, IR) • Ozônio e MOD absorvem UV-B • Reflexão depende do ângulo de incidência e segue a Lei de Fresnel • A penetração de irradiação depende do Ângulo Solar Zenital - ASZ

  4. Introdução • O espectro da luz debaixo da água é caracterizado pela combinação da absorção de vermelho pela água (>600 nm), a de azul pelas células fotossintetizantes (450 nm) e de violeta e UV pela MOD.

  5. Introdução • A transparência de UV pode ser descrita empiricamente por duas medidas: • Coeficiente de Atenuação Difusa, Kd • Profundidade de Atenuação Percentual, Zn% Ed(Z,λ)= Ed(0-, λ)e(-Kd,λ*Z) (1) • Edé proporcional a concentração de substâncias que absorvem ou dispersam UV • Z medido verticalmente em metros • Ed,0 downwelling na superfície • Ed(Z,λ) downwelling em Z e λ.

  6. Introdução • Maior atenuação na camada superior pois há maior concentração de fitoplâncton (35-40 m 42% menor) • Atenuação por MOD e partículas não algais (1-30 minus phytoplankton)

  7. Introdução • A partir da equação 1obtém-se a equação para a profundidade na qual irradiação de um comprimento de onda é reduzida de 100% na superfície para n% em um coluna não estratificada. Zn%,λ= ζ/Kd,λ (2) • ζé profundidade óptica (ζ = Ln (f-1)) • 1= 37%, 2.3= 10%, 4.6= 1% Z37%,λ= 1/Kd,λ • Representa melhor porque o Kd varia menos na superfície

  8. Introdução • Propriedades Ópticas Aparentes (POAs) depende das características da luz incidente e das características ópticas da água • Kd como padrão? • Gordon propôs ajuste

  9. Introdução • Propriedades Ópticas Inerentes (POIs) depende somente da água e seus componentes óticos ativos. • Coeficiente de absorção “α”, Coeficiente de dispersão “b” e Coeficiente de atenuação “c”. c= α+b (3) • “α” é a soma da absorção dos componentes e é proporcional à concentração dos mesmos • Expressos em m-1

  10. Classificação Ótica de Águas Naturais • Variam em cor, transparência e composição • Morel e Prieur (1977), classificaram águas oceânicas de acordo com componente ótico predominante: • Caso 1: Fitoplâncton e seus produtos • Caso 2: Partículas minerais ou MOD não associado a fitoplâncton

  11. Classificação Ótica de Águas Naturais • Kirk (1980), classificou águas continentais de acordo com componentes óticos: • Water • Gilvin = CDOM • Algae = Phytoplakton • Tripton = Inorganic particles • Usados sozinhos ou combinados

  12. Classificação Ótica de Águas Naturais • MOD: Matéria Orgânica Dissolvida não caracterizada (g m-3) • COD: usado quando uma concentração específica é informada, por exemplo o Carbono (g C m-3) • CMOD: “concentração ótica”de MOD ou concentração de substâncias como ácidos húmicos e fulvic (αcdom,λ)

  13. Classificação Ótica de Águas Naturais Ambiente marinho Águas continentais Kd,380 0.03 - 0.8 m-1 0.02 – 32 m-1 Kd,3200.07 – 37 m-1 0.05 – 165 m-1 • Os menores valores foram encontrados em mar aberto (Mar Sargasso e Mediterrâneo) e lagos profundos (Lago Crater e L. Vanda) • Ambiente com “tempo de residência hidráulica grande”, isolados de fonte terrestre de MOD e nutrientes (distância, altitude, latitude)

  14. Referências • HARGREAVES, B.R.Water Column Optics and Penetration of UVR. p.59-105  in:  UV Effects in Aquatic Organisms and Ecosystems, E.W. Helbling & H. E. Zagarese (eds), Comprehensive Series in Photochemical and Photobiological Sciences,  Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 2003. 575 p. • http://asd-www.larc.nasa.gov/SCOOL/definition.html • José E. P. TurcoI; Gilcileia S. RizzattiAvaliação de modelo matemático para estimar a radiação solar incidente sobre superfícies com diferentes exposições e declividadesEng. Agríc. vol.26 no.1 Jaboticabal Jan./Apr. 2006

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