向下辐照度PAR

作为可用性的广泛指示光合作用的光在一个水生生态系统信息对整体的渗透

4011 450 500 550 COO MO KB 750 Wi«tnr* "" "i

Ul Ldulr SitTjjm

“'julwigih{核磁测井

4011 450 500 550 COO MO KB 750 Wi«tnr* "" "i

Wjtoangct | nm |

MjnJtngih {nrr)。

Wjtoangct | nm |

6.4海洋和内陆水域向下辐照度的光谱分布(a)墨西哥湾流(大西洋巴哈马群岛外的海洋)(根据泰勒和史密斯的数据绘制,1970年)。(b)澳大利亚新南威尔士州贝特曼斯湾(Kirk, 1979年之后)。(c) 1977年9月29日,澳大利亚首都直辖区伯利格里芬湖;相对清澈的水(浊度= 3.7 NTU)(在Kirk, 1979年之后)。(d)伯利格里芬湖,1978年4月6日;水浊度(浊度= 69 NTU)(继Kirk, 1979年)。

光合波段具有重要价值。当太阳辐射穿透水体时,它在水生介质吸收较强的波长上逐渐减少,而在吸收较弱的波长上相对增加。因此,我们预计总PAR的衰减系数在上部几米较高,并随着深度的增加而下降到较低的值。PAR衰减速率随深度的变化在大多数海洋水域和较清晰的内陆系统中很容易观察到:图6.5中的两条曲线——塔斯曼海和相对清晰的1ake——显示了对数Ed曲线的斜率随深度的增加而增加。曲线最终近似成线性,表明向下的通量现在被限制在衰减系数大致相同的波段。在海洋水域,这一区域的光主要是蓝绿色(图6.2a),而在内陆水域,穿透波段可能是绿色(图6.2b),从绿色延伸到红色(图6.2c),或主要是红色(图6.2d)。

在所有波长都存在一种相反的趋势,即衰减随着深度的增加而增加,因为向下的通量由于散射而变得更加弥散。通过抵消光谱组成变化的影响,它可能在一定程度上解释了为什么浑浊水域的对数Ed与深度的关系图如此惊人地线性(图6.5,L. Burley Griffin),并且缺乏在更清澈的水域中看到的双相特征。然而,由于高浊度通常与光谱蓝端吸收的增加有关(见§3.3),在这种水域中,蓝色波段在比通常更浅的深度被去除,因此曲线斜率的变化发生在离水面很近的地方,不易被探测到。

即使在较清澈的水域,对数Ed与深度的曲线明显是两相的,坡度的变化通常也不是很大。因此,总PAR随深度的衰减几乎总是近似的,而且经常准确地,符合eqns 6.1和6.2。因此,在特定水体中PAR的衰减通常可以用一个Kd值来表示,或者最坏的情况下,可以用两个值来表示,一个高于斜率变化,一个低于斜率变化。PAR向下辐照度的垂直衰减系数为比较不同水体的光衰减特性提供了一个方便和信息丰富的参数。表6.2列出了选择的值,包括通过在光合作用范围内的光谱分布数据的总和得到的一些值。海洋水域的Kd (PAR)值最低,这可能是由于它们的吸收量低和

Guurnum Jnariipn«fji*irswlrr3 rn-1 s~Ll

Guurnum Jnariipn«fji*irswlrr3 rn-1 s~Ll

辐照度衰减

图6.5在一个沿海水域(新南威尔士州贝特曼斯湾附近的塔斯曼海)和两个内陆水域(ACT的伯利格里芬湖;Burrinjuck Dam, NSW)在澳大利亚(Kirk, 1977a,未发表)。Burrinjuck大坝在约7米以下衰减率的显著下降尤其值得注意:光谱辐射测量显示,在这一深度以下的大部分光都局限在540至620纳米(绿-黄)波段。

Qjuintuit inradiancn (101'1- ludnttj rn"1 s"'|

图6.5在一个沿海水域(新南威尔士州贝特曼斯湾附近的塔斯曼海)和两个内陆水域(ACT的伯利格里芬湖;Burrinjuck Dam, NSW)在澳大利亚(Kirk, 1977a,未发表)。Burrinjuck大坝在约7米以下衰减率的显著下降尤其值得注意:光谱辐射测量显示,在这一深度以下的大部分光都局限在540至620纳米(绿-黄)波段。

散射。内陆水域,除了极少数例外,如美国俄勒冈州的火山口湖,具有更高的价值,沿海和河口水域介于两者之间。在非常浑浊的水域(例如澳大利亚的L. George和乔治敦billabong)中发现了最高的值,其中悬浮非生物性浮游物强烈地吸收和散射光。高

表6.2 PAR在部分海洋和淡水中向下量子辐照度的垂直衰减系数。在进行了多次测量的情况下,在某些情况下指出了平均值、标准偏差、范围和所涵盖的时间周期。

水体

Kd (PAR) (m"1)参考值

一、大洋水域

大西洋

马尾藻海

马尾藻海

墨西哥湾流,巴哈马热带东大西洋几内亚巨蛋

毛里塔尼亚上升流,毛里塔尼亚近海上升流,太平洋沿岸瓦胡岛,夏威夷距墨西哥100公里

2周周期南太平洋,新西兰亚热带辐合带以东(41-42°S),台风5 stns

亚南极水域(46-47°S), av. 4 stns

西查塔姆高地,av. 4 stns

东查塔姆高地

大陆架以东,距达尼丁约100公里

2沿海和河口水域

欧洲北海

离岸荷兰多格尔银行

Ems-Dollard河口(荷兰/德国)内部区域外部区域

丹麦,卡特加特,奥尔胡斯湾,挪威

斯匹次卑尔根岛Kongsfjord(泉水,最清澈的水条件)香农河口,爱尔兰中下游

克莱德海沿岸,苏格兰克莱德河口

0.03

0.08 - -0.096

0.032 - 0.11

0.112 - -0.187

0.087

0.100 - 0.104

0.41

1382 1250

1386

942 942 942

1386

1224

721 721 721 721

1129 1129

254 254 834

638 521

892 892 892 148

水体

Kd (PAR) (m-1)

Referen

Gare Lough入口

0.429

148

上游(敦巴顿)

1.158

148

苏格兰的埃蒂夫湖

0.3 - -0.4

887

北美

加利福尼亚湾

0.17

1386

罗得州的切萨皮克湾

1.10 - -2.05

428

特拉华河口

0.6 - -5.0

1317

哈德逊河口,纽约,10 stns av., 7月

2.02

1312

旧金山湾

浅滩,内河口

10 - 13

246

外河口

246

乔治亚湾

圣凯瑟琳海峡

2.9

1005

离岸8公里

1.8

1005

离岸30公里

0.27

1005

离岸60公里

0.09

1005

弗雷泽,乔治亚海峡(加拿大)

河口

0.8

539

Porlier通过

0.27

539

澳大利亚

塔斯曼海,新南威尔士州海岸

0.18

697

新南威尔士州黑克河口港

0.37

1199

克莱德r河口,新南威尔士州

0.71

697

新南威尔士州沿海湖泊

麦格理湖

0.55±0.09

1200

Tuggerah湖泊

1.25±0.18

1200

克利夫兰湾沿岸浊带珊瑚礁

0.147 - -0.439

26

(大堡礁系统),昆士兰天鹅r河口,西澳大利亚7公里上游口39公里上游新西兰

9个河口,北岛口址,低潮

3内陆水域

北美五大湖L. Superior L.休伦L. Erie L.安大略

Irondequoit Bay,安大略省

纽约州芬格湖

Otisco

塞内加

Skanateales

俄勒冈州L火山口

圣维森特水库,加利福尼亚

0.564±0.11雷竞技csgo1 0.468±0.075 0.238±0.029 0.06 0.64

749 749

1401

639 639

639年,1285年

1445

1386

水体

Kd (PAR) (m-1)

参考

L.明尼通卡,明尼索塔

0.7 - -2.8

896

麦康纳水库,内布拉斯加州

1.6 (av)。

1144

内布拉斯加州的扬基山水库

2.5 (av)。

1144

波尼山水库,内布拉斯加州

2.9 (av)。

1144

阿拉斯加的湖泊

44个清澈的湖泊,几乎没有颜色

0.31±0.12

736

21个清澈的湖泊,黄色

0.70±0.07

736

23个浑浊的湖泊,几乎没有颜色

1.63±1.51

736

欧洲

L.苏黎世,期限10个月

0.25 - -0.65

1182

艾斯威特水,英国

0.8 - -1.6

536

苏格兰的克罗伊斯波尔湖

0.59

1274

苏格兰乌纳根湖

2.35

1274

森林湖,芬兰

Nimeton

3.45

658

Karkhujarvi

2.49

658

Tavilampi

1.75

658

山地湖泊(阿尔卑斯、比利牛斯)

主要的岩石集水区(10个湖泊)

0.16 av。

776

高寒草甸集水区(5个湖泊)

0.35 av。

776

森林集水区(10个湖泊)

0.40 av。

776

拉斯马德雷斯,西班牙

0.42 - -0.88

21

中东

以色列加利利海(L. Kinneret)

0.5

331

橄榄岩开花期间

3.3

331

非洲

L.辛比,肯尼亚

3.0 - -12.3

897

生理盐水,碱性湖泊、肯尼亚

Bogoria

12.7±0.2

1003

纳库鲁

13.8±0.3

1003

Elmentaita

12.5±0.3

1003

l·坦噶尼喀

0.16±0.02

550

火山湖,喀麦隆

Barombi Mbo

0.148

733

总裁

0.178

733

Wum

0.305

733

Beme

0.353

733

南非蓄水池

Hartbeespoort

0.67

1431

冬天的铁锈

1.70

1431

Bronkhorstspruit

4.23

1431

亨德里克·维沃尔德4

13.1

1431

澳大利亚

(a)南部高地

科林水坝,ACT

0.87

720

L.吉尼德拉,ACT

1.46±0.68

697年,720年

三年的范围

0.84 - -2.74

Kd (PAR) (m"1)参考值

Burrinjuck Dam, NSW 6年范围L. Burley Griffin 6年范围L. George 5年范围

(b) Murray-Darling系统Murrumbidgee R., Gogeldrie Weir, 10个月Murray R.上游达令R.汇流达令R.与Murray汇流上游

(c)雪山蓄水池喷涌

Eucumbene

Jindabyne

Talbingo

(d)昆士兰州东南部海岸沙丘湖Wabby

Boomanjin Cooloomera

(e)北领地(Magela Creek billabongs) Mudginberri

Gulungul乔治敦

塔斯马尼亚(湖泊)佩里

女士们,塔恩·巴林顿·戈登·佩德

新西兰(湖泊)

陶波湖

Rotokakahi

Ohakuri

罗托鲁瓦

日本黑野L.琵琶

盆地北部,清站EW6,盆地南部,混浊站NS9

1.65±0.81 0.71-3.71 2.81±1.45 0.86-6.93 15.1±9.3 5.7-24.9

1014 1014 1014

1200 1200 1200 1200

151 151

725 725 725

152 152 152 152 152 152 152

287 286 286 286 286 286 286

95 95

值(>2.0 m”1)也可能与密集的藻华有关(加利利海-橄榄藻),具有强烈的可溶性黄色但低散射(L. Pedder,塔斯马尼亚),或具有高可溶性颜色和散射的组合(L. Burley Griffin,澳大利亚)。在浅水湖泊例如,风引起的波浪作用使底部沉积物的再悬浮可以使衰减系数增加几倍,如果沉积物中含有大量的粘土颗粒,那么在最初的风暴事件后,这种增加的衰减可以持续一周左右在浅海沿岸水域,例如在珊瑚礁内和毗邻珊瑚礁的水域,波浪作用导致沉积物重新悬浮,会大大减少底栖植物对光线的利用。安东尼等人(2004年)在澳大利亚大堡礁泻湖(Great Barrier reef Lagoon)的一个浑浊的海岸带珊瑚礁进行了为期两年的研究,在此基础上得出结论,限制珊瑚PAR可用性的主要因素(74%至79%)是由波浪引起的再悬浮引起的高浑浊:在底栖生物辐照度的变化中,云只占14%至17%,潮汐只占7%至10%。

在巨大的(68 800平方公里)热带非洲湖泊L. Victoria中,控制PAR渗透的因素因地而异。Loiselle et al.(2008)观察到,在存在大量湿地的近岸地区,溶解黄色起主导作用。在河流流出处,由tripton引起的衰减是重要的,而与生物质量相关的衰减对开放湖泊的重要性增加。在西澳大利亚的天鹅河入海口,那里有一种高度彩色的淡水流入沿海湿地Kostoglidis等人(2005)使用多元回归发现,66%的Kd (PAR)变化是由CDOM解释的,另外8%是由总悬浮物解释的。在Arhus湾相当浑浊的水域(平均b -1.9m”1),Kattegat(北海-波罗的海河口过渡)lundd - hansen(2004)估计,水对总Kd (PAR)的贡献为9%,CDOM为17%,浮游植物为32%,悬浮颗粒物(无机)为42%。

在一年中的大部分时间里,PAR在进入水柱之前必须穿过一层海冰。Ehn等人(2004)测量了芬兰湾(波罗的海)入口附近一层28厘米厚的防陆海冰的光谱透过率。波罗的海的黄色物质含量高于大多数其他海洋生态系统,海冰的溶解物和颗粒颜色含量高于北极。光谱反照率值在400 ~ 700 nm范围内,积分值一般在0.33 ~ 0.42之间,Kd(PAR)值在3.2 ~ 4.7 m”1之间。

在水生生物学中,一个有用的(如果是近似的)经验法则是,重要的浮游植物光合作用只发生在那个深度(zeu),在这个深度,PAR的下沉辐照度下降到水面以下的1%。在该层中,Ed (PAR)下降到地下值的1%,这被称为真光区.假设Kd (PAR)随深度近似恒定,则zeu的值为4.6/Kd。正如我们所看到的,这对于较浑浊的水域是一个合理的假设,因此将对许多内陆和一些沿海系统的真光区深度提供有用的估计。在那些清澈的海水中,对数Ed (PAR)与深度曲线的斜率显著增加,在上层确定的Kd (PAR)值可能大大低估了真光深度。

另一个有用的参考深度是zm,真光带的中点。根据定义,这等于% zeu:考虑到PAR衰减随深度的近似指数性质,可以得出zm ~ 2.3/Kd,对应于PAR向下的辐照度降低到表面以下值的10%的深度。

继续阅读:向上的辐照度和光辉

这篇文章有用吗?

0 0

读者的问题

  • 拉维尼娅银行
    是什么阻止珊瑚礁在真光区以下生存?
    2个月前
  • 珊瑚礁生物需要光线才能生存。由于真光区以下没有光,这就阻碍了珊瑚礁的生存。此外,在真光带以下缺乏光也会导致光合作用和初级生产力的下降,这进一步限制了珊瑚礁生物的繁荣能力。