新闻资讯
收支信息
  • 收入总额:27035173.53元
  • 支出总额:23122739.73元
  • 爱心人次:1723次
厘清水体透明度在海岸管理中的作用
2023/1/19 12:00:00 本站

水体透明度是全球海洋动植物健康和恢复的关键,特别是在美国切萨皮克湾等浅海沿岸系统。在海洋光学中,海水透明度是描述海水光学性质的基本参数之一,在水团分析、流系鉴别等方面具有一定的参考价值。

弗吉尼亚海洋科学研究所(VIMS)Jessie Turner博士领导的一项研究表明,水体“透明度”取决于测量它的方法,不同的研究问题和管理决策需要不同的透明度测量工具和技术。该研究最近发表于《湖沼学和海洋学快报》(Limnology and Oceanography Letters)。

image.png

(图片:用于监测水清晰度的常用指标包括(从上逆时针方向):Secchi深度,光衰减,光束衰减、浑浊度、总悬浮物浓度、叶绿素浓度和有色可溶性有机物。图源: Jessie Turner/VIMS)

Turner博士说:“在沿海和内陆水域,我们用来测量水体透明度的方法可能会歪曲用于确定恢复目标的水下光气候参数。因此,选择最合适的测量方法并清楚地传达所使用的方法是非常重要的。并不是所有的水体透明度指标都是一样的。”

水下草类具有许多重要的生态功能,是海湾中受到最密切监测的栖息地之一。它们为众多海洋物种提供食物和栖息地,帮助为水体充氧,并通过去除空气中的二氧化碳来减缓全球变暖。为此,它们需要清水来进行光合作用和生长。它们对清澈海水的依赖使它们对浅海沿岸水体透明度特别敏感,就像“矿井里的金丝雀”。

塞氏盘(Secchi disks)和光传感器

科学家有多种工具和技术用来测量水体透明度,它们之间的差异会产生重要的影响。两种常见的光学工具是塞氏盘观测和光传感器。科学家们还直接测量悬浮粒子、溶解物质和叶绿素(植物和浮游生物用来捕获阳光进行光合作用的色素)的浓度。

Turner博士解释说:“塞氏盘是一种简单的黑白圆盘,可以在水中水平放置。它从视野中消失的深度被称为Secchi深度。这种廉价、易于放置、且使用已久的工具可以测量水体透明度和物体可见深度。

image.png

(图片:将塞氏盘放到河水中 图源:Jessie Turner/VIMS)

光传感器测量阳光深入水中时的损失或衰减,重点是植物用于光合作用的波长。记录的值与表面传感器收集的值进行比较,以考虑由于云层和时间而导致的入射光差异。

虽然电子技术和材料的进步降低了成本,并增加了光传感器的使用,但无论是对专业研究人员还是越来越多的社区科学家,塞氏盘仍然是许多水体透明度研究的主力。

根据Turner及其团队的说法,当从业者应用传统的一刀切方法来估计Secchi深度值估算光衰减时,问题就出现了。这是因为这两个指标之间的关系可能会因当地的光气候而有很大差异。光气候是指当地的室外照度状况以及影响其变化的气象因素的总和,是由太阳直射光,天空扩散光,地面反射光,形成的天然光平均状况。

Turner博士说:“这两个指标之间的关系在河口和其他基于纬度、水文和气候的水生环境之间和内部可能有很大差异。因此,使用单一转换系数来估计基于Secchi深度的光衰减,可能会低估或高估水下光气候。”

例如,在切萨皮克湾的主要支流约克河的浑浊水中,使用传统的转换系数会低估海草可用的光,从而低估潜在的恢复目标。

建议

为了解决这一问题,研究团队建议对测量和报告水体透明度的方式进行一些改变。最重要的是清楚地传达所使用的方法。

对于与水下草类和其他喜光生物有关的研究,Turner博士建议直接收集光衰减值。

她说: “跟随深度的光衰减测量与大多数水生生态系统研究最是密切相关。这个方法非常适合研究水下草类、海带和珊瑚,因为这些物种和其他类似的生物适应于收集下行光。” 她建议在研究浮游植物时使用单独的光衰减标量测量方法,因为浮游植物可以从各个方向收集光。

由于Secchi深度值衡量的是可见性和透明度,Turner博士表示,它们的直接应用最适合研究鱼类和其他视觉捕食者。

她敦促研究者根据具体的研究问题或管理目标选择最有用的指标。同时也表示,当与恢复目标相关时,即使是最简单的水体透明度测量,对于环境监测和恢复都是有价值的。

原文参看:

https://phys.org/news/2023-01-role-clarity-coastal.html

编译:Sara 审核:Daisy

中国绿发会海洋工作组