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 Influencia visão, comportamento, sobrevivência e produtividade Concentração e características ópticas de Matéria Orgânica Dissolvida- MOD Ambientes marinhos e águas continentais normalmente estudados separadamente

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

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.

Ed(Z,λ)= Ed(0-, λ)e(-Kd,λ*Z) (1) 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) Ed é 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.

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)

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) ζ é 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

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

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

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

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

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)

Classificação Ótica de Águas Naturais Ambiente marinho Águas continentais Kd,380 0.03 - 0.8 m-1 0.02 – 32 m-1 Kd,320 0.07 – 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)

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. Rizzatti Avaliação de modelo matemático para estimar a radiação solar incidente sobre superfícies com diferentes exposições e declividades Eng. Agríc. vol.26 no.1 Jaboticabal Jan./Apr. 2006