• EnglishEnglish
  • Absorpcja na jednostkę chlorofilu

    Absorpcja na jednostkę chlorofilu

    Średni specyficzny (tj. przypadający na jednostkę chlorofilu a) współczynnik absorpcji światła przez wszystkie pigmenty fitoplanktonu na wybranych głębokościach.
    Absorpcja promieniowania słonecznego przez fitoplankton stymuluje fotosyntezę materii organicznej w morzu, przez co jest głównym czynnikiem odpowiedzialnym za zasilanie ekosystemów morskich w energię. O wielkości absorpcji światła daje informację średni specyficzny w zakresie PAR (tj. 400-700 nm) współczynnik absorpcji światła przez fitoplankton na wybranych głębokościach. Jednostką średniego specyficznego współczynnika absorpcji na wybranych głębokościach jest [m2 (mg chl a)-1].
    Definicja średniego specyficznego współczynnika absorpcji światła przez wszystkie (tj. fotosyntetyczne i fotoochronne) pigmenty fitoplanktonu na danej głębokości z(Majchrowski i in.,2000):

    gdzie
    - spektralny specyficzny współczynnik absorpcji na danej głębokości z.

    Metodyka

    Średnie specyficzne (w zakresie PAR tj. dla przedziału długości fali λ 400-700 nm) współczynniki absorpcji światła przez fitoplankton na wybranych głębokościach w Bałtyku wyznaczane są przy pomocy modelu DESAMBEM (Woźniak i in., 2008). Danymi wejściowymi do tego modelu są stężenie chlorofilu a tuż pod powierzchnią oraz dzienna doza oświetlenia powierzchniowego. Wyliczane są pionowe profile stężeń głównych grup pigmentów fotosyntetycznych i fotoochronnych fitoplanktonu (Majchrowski i in.,2007 ). Przy pomocy spektralnej rekonstrukcji opartej na sumie 24 elementarnych pasm absorpcji opisanych funkcjami Gaussa (Ficek i in,. 2004) oraz wyznaczonych stężeń głównych grup pigmentów na danej głębokości model DESAMBEM wyznacza „rozpakowane” (tj. w stanie rozproszonym) spektralne współczynniki absorpcji światła przez fitoplankton. Następnie następuje proces „upakowania” (tj. wyznaczania współczynników absorpcji dla pigmentów znajdujących się w komórkach fitoplanktonu) współczynników absorpcji przy użyciu spektralnej funkcji efektu upakowania. Otrzymuje się spektralne współczynniki absorpcji in vivo dla głównych grup pigmentów i po sumowaniu ich dla fitoplanktonu. Ostatecznie następuje uśrednianie współczynnika absorpcji po długości fali oraz podzielenie go przez wartość stężenia chlorofilu a na danej głębokości. Odpowiednie formuły na wyznaczenie uśrednionych współczynników absorpcji światła na jednostkę chlorofilu a przez fitoplankton dla Bałtyku można znaleźć w artykułach (Woźniak i in., 2008; Ficek i in., 2004).


    Rys.1 Porównanie empirycznych a*ph,meas i modelowych a*ph,calc średnich współczynników absorpcji na jednostkę chlorofilu a na różnych głębokościach z w warstwie eufotycznej Bałtyku. Wartości absorpcji na jednostkę chlorofilu a*ph,meas zmierzono podczas rejsów naukowych w latach 2010-2014, a wartości absorpcji a*ph,calc zostały wyznaczone przy użyciu algorytmu DESAMBEM – jedną z danych wejściowych było stężenie chlorofilu a na powierzchni określone za pomocą pomiaru ze statku.

    Walidacja

    Walidację dla uśrednionego współczynnika absorpcji światła na jednostkę chlorofilu a przez fitoplankton przeprowadzono dla powierzchni i dla wybranych głębokości w Bałtyku.
    Pomiary 154 spektralnych współczynników absorpcji światła przez fitoplankton w warstwie powierzchniowej Bałtyku oraz kilkunastu profili głębokościowych przeprowadzono w okresie 2010-2014 podczas rejsów głównie w południowym rejonie Bałtyku.
    Spektralne współczynniki absorpcji światła przez fitoplankton zmierzono bezekstrakcyjną metodą spektrofotometryczną używając spektrofotometru UNICAM UV 4-100 wyposażonego w sferę integrującą firmy LABSPHERE model RSA-UC40. Stężenie chlorofilu a było określone metodą HPLC.
    W dalszej części zaprezentowano walidację średnich współczynników absorpcji na jednostkę chlorofilu a na różnych głębokościach wyznaczonych za pomocą algorytmu DESAMBEM na podstawie danych wejściowych uzyskanych z pomiarów powierzchniowego chlorofilu a ze statku. Standardowy czynnik błędu x (patrz tabela poniżej) charakteryzujący metodę wyznaczania współczynnika absorpcji na jednostkę chlorofilu a jest stosunkowo mały i zmienia się od 1,284 na głębokości 5m do 1,427 na głębokości 3 m. Można przyjąć, że standardowy czynnik błędu x dla tej wielkości w całym słupie wody nie przekracza wartości 1,427 czyli logarytmiczny błąd statystyczny wynosi od σ- = -29,9% do σ+ =42,7%.

    Tabela 1
    Błędy systematyczne i statystyczne estymowanych wartości uśrednionych absorpcji na jednostkę chlorofilu a na wybranych głębokościach z w Bałtyku w statystyce arytmetycznej i logarytmicznej w przypadku użycia jako danej wejściowej do algorytmu DESAMBEM stężenia chlorofilu a na powierzchni zmierzonego z burty statku. N oznacza ilość estymowanych wartości na danej głębokości.

    Tab07_wer_absorpcja na jedn chl in_situ

    Odnośniki do parametru w Systemie SatBałtyk:

    Absorpcja na jednostkę chlorofilu: 0m 

    Absorpcja na jednostkę chlorofilu: 1 m (dla zalogowanych użytkowników)

    Absorpcja na jednostkę chlorofilu: 3 m (dla zalogowanych użytkowników)

    Absorpcja na jednostkę chlorofilu: 5 m (dla zalogowanych użytkowników)

    Absorpcja na jednostkę chlorofilu: 10 m (dla zalogowanych użytkowników)

    Absorpcja na jednostkę chlorofilu: 20 m (dla zalogowanych użytkowników)