CDOM的中介climateUV交互raybet雷竞技最新
除了气候变化对臭氧损耗的影响,现在公认的是,气候变化会影响紫raybet雷竞技最新外线透明的内陆水域通过改变浓度和防紫外线的特征化合物。这意味着水下紫外线环境将继续改变即使臭氧损耗逮捕或逆转。raybet雷竞技最新气候变化对水下紫外线的影响在很大程度上是由CDOM,黄褐色的吸光组件”gelbstoff“那不完整的生物分解的结果。CDOM是一个有用的度量在内陆水域生态系统水平的过程[14],它展示出强大的变化及其相关化学成分和光谱斜率变化和之前暴露于微生物或来源光解的分解(15、16)。这个复杂的CDOM的性质导致了各种各样的光学和化学的量化方法。最简单的光学表征CDOM涉及测量水样的吸光度在给定波长(320和440海里最近提议)在实验室分光光度计(14、17)。最简单的化学测量包括测量DOC。最新进展的化学方法表征对CDOM还可以提供有用的信息来源(18、19)如下进一步讨论和第六章。
大部分内河CDOM通常是来自alloch-thonous周围的集水区或来源滨海区[20]。从陆地生态系统和湿地植物尤其最重要的研讨会,以及植被类型和水文的排水区[26]。季节性水文变化可能受气候变化的影响也是很重要的在确定CDOM输入的强劲山峰CDOM前弹簧的峰值在河流流[27]。raybet雷竞技最新河流的季节性CDOM的增加会导致增加异养微生物活动即使在非常低的温度,并增加细菌生物量[28]。这些春季CDOM的脉冲也可以抑制河水的pH值,有助于动员铝铝物种形成以及变化[29]。的作用机制CDOM控制地表水的紫外线环境在很大程度上是通过其较短的选择性吸收,更具破坏性的波长的紫外线(30、31)。紫外线吸收率和CDOM的元素成分变化与文档的来源
和富里酸的化学特性(28日32)。特别是C: N比富啡酸可能会有所不同从< 10 - > 90年,和algal-derived富啡酸往往是少芳香,因此比terrestrially-derived color-absorbing富里酸(28日32),最近的进步荧光特性允许这些著名的富里酸的来源比较排放强度在450和500海里激发370海里[19]。
CDOM也影响水下环境通过改变温度和紫外线水混合深度(见部分17.3.2)。在这个过程中它也可能改变其他重要的生态过程,如CDOM biolability微生物处理(不稳定性)和photolability光解(不稳定性),和细菌生物量和生长效率(图1中,参见第6章)。CDOM的核心作用在调节水的透明度内陆水域与陆源CDOM的开放海洋在低浓度和透明度监管主要由生物来源的水柱(33、34)。尽管海岸和河口地区可能是高度受陆源影响CDOM河径流和羽毛,气候变化可能会改变的,大部分CDOM沉淀或生物降解当它到达海水(31岁,35)。raybet雷竞技最新
17.3.1 DOC和水的透明度
几项研究已经清楚地演示了一个强有力的预测经验关系
uv - b
对紫外线a
PARJR
Photo-mineralization
水下辐射
uv - b
对紫外线a
PARJR
Photo-mineralization
水下辐射
水的透明度、温度、混合深度)
细菌生物光学参数:Y s /[医生]
水的透明度、温度、混合深度)
机体暴露于紫外线、PAR、温度
图1所示。概念图显示CDOM的作用在调节温度和太阳辐射的政权在水生生态系统,以及紫外线的过程改变CDOM biolability, photolability, photomineralization。箭头的宽度接近的强度的影响。
船之间DOC浓度和水下紫外线透明在医生占大约90%的紫外线衰减的变化[15,23岁,36岁,37]。强关系证明派生的支持文档和紫外线衰减研究沿着chronosequence最近deglaciated湖泊在阿拉斯加冰川湾[38],paleolimnological39岁的化石藻类色素的研究[4](见第16章)。紫外线衰减深度(1%的表面辐照度在给定波长)估计在北美的DOC浓度差别很大地理区域(见第三章)。一些地区的美国西部、西北部和纽芬兰,25%的湖泊估计有320海里衰减深度4米或更多的[2]。在其他地区,如佛罗里达州,上美国中西部,新斯科舍省,75%的湖泊有大约320 nm衰减深度小于0.5米。小溪和河流CDOM较低浓度可能更容易受到气候变化比湖泊由于他们通常要浅得多[2]。raybet雷竞技最新
有一种普遍的共识,气候变化等raybet雷竞技最新因素的影响CDOM浓度在小溪、河流、湖泊和沿海海洋系统将有更大的影响比臭氧损耗对未来水下U V环境(2、4、40、41)。然而,到目前为止没有全面的研究实际上记录水下紫外线透明度的变化与气候变化有关。raybet雷竞技最新相反,他们在医生检查变化或差异,推断出从经验文档之间的关系和UV紫外线的变化。然而,space-for-time替换研究在不同年龄的湖泊进行沿冰川的消失在阿拉斯加冰川湾chronosequence紫外线以及医生和生物反应直接测量。本研究显示之间的关系变化的时机陆地输入医生从周围的分水岭,紫外线透明的水,浮游动物群落结构随着时间的推移(图2)[38]。很年轻,最近deglaciated湖泊几乎没有陆地植被的分水岭DOC浓度较低,高紫外线渗透到水柱,顺向低浮游动物的多样性。随着湖泊年龄的增长,陆地输入CDOM的增加,紫外线透明的水减少,和浮游动物社区成为相应更多样的(图2)。尽管发生在冰川的冰消湾与区域水文平衡比全球气候变化,类似的高山和极地地区冰消事件可以预期如果气候继续变暖。raybet雷竞技最新
链接CDOM的主要机制认为气候变化是干旱,这减少了出口terrestrially-draybet雷竞技最新erived CDOM的水生生态系统[3,43岁的44]。干旱也可能影响湿地水出口或泥炭地的一个重要决定因素CDOM输入其他下游水生生态系统(21 - 25日)。酸化还可以减少CDOM以及增加有毒金属(3,42岁,45岁)。当医生很低(< 1 - 2毫克1 _1)紫外线透明度增加迅速下降DOC(图3)。DOC和水之间的这种密切关系的透明度较低的文档系统表明,水的透明度是一个特别敏感气候变化的指标raybet雷竞技最新、酸化和其他人为高寒生态系统的压力
紫外线和湖浮游动物DOC(毫克/ u湖名10岁1.0小蛇丘
35年2.6高原1
90年4.2克洛茨山
图2。图解表示的紫外线照射和低温限制放在浮游动物在不同深度在不同年龄的湖泊冰消chronosequence冰川湖泊的海湾,阿拉斯加[38]。320纳米的紫外线的存在从表面到1%(表面照度)紫外线衰减深度由湖盆的阴影表示,虽然温跃层的深度(< 1°C变化m - 1)是由一条水平线表示。浮游动物物种的存在在概略地显示了湖泊充满了生物代表(> 1 l - 1),建立人口和空缺生物表示稀疏的人群(< 1 l - 1)。所有三个湖泊热梯度,提供一个人口优势位于地表水域的浮游动物。在最古老的湖,所有五个浮游动物物种建立了人口,潜在的破坏性紫外线辐射衰减迅速,提供一个潜在的躲避两个约束的低温和高紫外线在温暖的表层海水。在湖泊的中间年龄、浮游动物也面临着高U V暴露在温暖的表层海水,更深或更低温度,低紫外线地层。在最小的湖,只有两个物种存在于非常低的数字,大量紫外线照射发生在大部分的水柱。
在高海拔湖泊陆地植被往往是高度降低,生产率低,由于低温、低营养输入,和短的生长季节,陆地CDOM输入减少和湖通常浓度极低(15 48)。raybet雷竞技最新气候变化对这些高海拔湖泊可能有不同的影响取决于他们的位置沿海拔梯度和陆地生态系统的响应和水文气候变化。例如,湖泊上方植被带CDOM极低浓度增加可能实际上减少了透明度如果植被带移动到更高的海拔与气候变暖(48岁,49)。raybet雷竞技最新另一方面,在高海拔山地草原湖泊,使蒸发温度低,土壤水饱和,和CDOM浓度比较高,温度的增加可能改变hydrologie平衡减少土壤饱和,减少CDOM的输入湖泊,因此提升
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图3。关系衰减深度(深度1%的表面320 nm紫外线辐射穿透水列)和溶解有机碳(DOC)浓度在65年冰川湖在北美和南美[2,15]。注意快速渗透的深度的增加紫外线的DOC浓度以下1 - 2毫克1 _1。(从[2]权限修改。)
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图3。关系衰减深度(深度1%的表面320 nm紫外线辐射穿透水列)和溶解有机碳(DOC)浓度在65年冰川湖在北美和南美[2,15]。注意快速渗透的深度的增加紫外线的DOC浓度以下1 - 2毫克1 _1。(从[2]权限修改。)
紫外线的水平。例如,湖泊,我们取样(C.E.W.)在怀俄明州和蒙大拿州Beartooth山脉,美国在约3000米,包括草原湖泊与DOC浓度2 - 4毫克1 _1范围,和320纳米的紫外线衰减深度小于0.2米。
17.3.2透明度,温度和热分层现象
大量的研究已经证明,CDOM也是一个重要的中介可见水的透明度和热分层在湖泊(22、23,47岁,50岁,51]。这表明,气候变化能改变这两个混合政权水raybet雷竞技最新柱以及温度生物暴露于紫外线。一些最引人注目的研究数据来自加拿大的湖泊,有优势的长期数据[1,52岁,53]或大量的湖泊(22日47)。这些研究已经证明了CDOM之间的明确关系,水透明度和混合深度(22日47),以及气候变量如空气温度和降水[52]。raybet雷竞技最新增加空气温度和降雨量减少CDOM较低有关,水更高的透明度,并增加加热更深的水域。同时紫外线测量其中的一个研究表明,1%的衰减深度对UV - b和a可能超过温跃层的深度在某些湖泊[22]。在另一项研究在小(< 500公顷)加拿大地盾的湖泊,CDOM被发现水的主要监管机构的透明度和夏天的深度混合层[54]。raybet雷竞技最新气候变化(2 x co2场景)预测混合深度的增加小湖泊了1 - 2米。这很重要,因为垂直混合的变化被认为是最根本的因素之一在调节曝光的浮游植物和浮游动物在淡水和海洋环境紫外线系统(40岁,55岁,56)(见第4章)。仿真建模工作从71年基于40年的数据
荷兰浅湖湖泊显示显著的温度以及概率和时间周期的增加水的透明度高,所谓的“水上阶段”事件[57]。虽然这些水上阶段事件已经充分展现出可见光在许多湖泊(58-60),直到最近,这些季节性模式提高透明度也证明了紫外线辐射[61]。这些透明的季节性变化在很大程度上是由UV光解[16],可能导致增加1%(表面照度)衰减深度为320 nm紫外线从3 m在春天和秋天到17米的初夏[61]。
raybet雷竞技最新气候变化也是改变海洋和冰盖的时机淡水系统。1978 - 1998年之间多年冰覆盖在北极海的程度已经减少了约14%,同时减少在冰盖的厚度(62、63)。这些研究的20年的时间范围是,然而,不能够区分这些变化是否与短期气候波动或长期气候趋势。raybet雷竞技最新长期记录可供冰层覆盖在北半球湖泊冰融化发生平均6.5天前100年[64]。这些模式的变化和时间的冰盖可能是重要的原因有几个。减少的程度和持续时间冰盖可能会增加暴露在环境紫外线因为冰不太透明的紫外线比水[65],特别是当有很多气泡,大量的积雪,冰。尽管如此透明的冰紫外线,减少在某些系统如湖万带兰在南极洲,足够的紫外线引起抑制藻类的生长可以穿透几米的冰[66],在温带湖泊早期解冻后,垂直混合可能会持续更长时间在湖泊由于低太阳能辐照度或更大的风在今年早些时候。的冷却器温度增加紫外线照射后会发生冰也可减少enzyme-driven的有效性,与温度有关的photorepair UV-damaged DNA (67、68)。
温度和紫外线通常沿着相同的环境梯度变化,但在空间和时间变化不平行。季节性温度变化通常落后于紫外线的变化的方式创建一个赛季初期紫外线:峰值温度(紫外线:T)比(图4)。逆温度和紫外线与高程之间的关系甚至会导致更多的季节性变化紫外线:T比率。例如,紫外线增加和温度随海拔的升高[69]等高山湖泊可能会经历一些最高的紫外线:T比率的水生生态系统。
季节性温度和紫外线也被区域和全球气候变化改变。raybet雷竞技最新所观察到的相关增加紫外线臭氧损耗在温带北部往往是最严重的在冬末初春。1.6°C的变暖已经报道了北美期间北方森林之间1970 - 1990 [70]。增加CDOM光漂白[71]和[70]CDOM浓度下降,进一步提升水下紫外线可能伴随区域气候变化等。raybet雷竞技最新光漂白CDOM会导致大量的季节性增加水透明度有害紫外线辐射[16]。峰的时机
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