Seminário de Ecologia Energética:
Water Column optics and penetration
of UVR
Aluna:
Gina Mantilla
Professor:
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.
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
Kd,380
Kd,320
Ambiente marinho
0.03 - 0.8 m-1
0.07 – 37 m-1
Águas continentais
0.02 – 32 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