水體透明度對海岸管理的影響

水體透明度是全球海洋動植物健康和恢復(fù)的關(guān)鍵，特別是在美國切薩皮克灣等淺海沿岸系統(tǒng)。在海洋光學(xué)中，海水透明度是描述海水光學(xué)性質(zhì)的基本參數(shù)之一，在水團分析、流系鑒別等方面具有一定的參考價值。

中國綠發(fā)會從弗吉尼亞海洋科學(xué)研究所（VIMS）Jessie Turner博士領(lǐng)導(dǎo)的一項研究中獲悉，水體“透明度”取決于測量它的方法，不同的研究問題和管理決策需要不同的透明度測量工具和技術(shù)。該研究最近發(fā)表于《湖沼學(xué)和海洋學(xué)快報》（Limnology and Oceanography Letters）。

（圖片：用于監(jiān)測水清晰度的常用指標(biāo)包括(從上逆時針方向):Secchi深度，光衰減，光束衰減、渾濁度、總懸浮物濃度、葉綠素濃度和有色可溶性有機物。圖源: Jessie Turner/VIMS）

Turner博士說：“在沿海和內(nèi)陸水域，我們用來測量水體透明度的方法可能會歪曲用于確定恢復(fù)目標(biāo)的水下光氣候參數(shù)。因此，選擇最合適的測量方法并清楚地傳達(dá)所使用的方法是非常重要的。并不是所有的水體透明度指標(biāo)都是一樣的?！?/p>

水下草類具有許多重要的生態(tài)功能，是海灣中受到最密切監(jiān)測的棲息地之一。它們?yōu)楸姸嗪Ｑ笪锓N提供食物和棲息地，幫助為水體充氧，并通過去除空氣中的二氧化碳來減緩全球變暖。為此，它們需要清水來進行光合作用和生長。它們對清澈海水的依賴使它們對淺海沿岸水體透明度特別敏感，就像“礦井里的金絲雀”。

塞氏盤（Secchi disks）和光傳感器

科學(xué)家有多種工具和技術(shù)用來測量水體透明度，它們之間的差異會產(chǎn)生重要的影響。兩種常見的光學(xué)工具是塞氏盤觀測和光傳感器。科學(xué)家們還直接測量懸浮粒子、溶解物質(zhì)和葉綠素(植物和浮游生物用來捕獲陽光進行光合作用的色素)的濃度。

Turner博士解釋說:“塞氏盤是一種簡單的黑白圓盤，可以在水中水平放置。它從視野中消失的深度被稱為Secchi深度。這種廉價、易于放置、且使用已久的工具可以測量水體透明度和物體可見深度。

光傳感器測量陽光深入水中時的損失或衰減，重點是植物用于光合作用的波長。記錄的值與表面?zhèn)鞲衅魇占闹颠M行比較，以考慮由于云層和時間而導(dǎo)致的入射光差異。

雖然電子技術(shù)和材料的進步降低了成本，并增加了光傳感器的使用，但無論是對專業(yè)研究人員還是越來越多的社區(qū)科學(xué)家，塞氏盤仍然是許多水體透明度研究的主力。

根據(jù)Turner及其團隊的說法，當(dāng)從業(yè)者應(yīng)用傳統(tǒng)的一刀切方法來估計Secchi深度值估算光衰減時，問題就出現(xiàn)了。這是因為這兩個指標(biāo)之間的關(guān)系可能會因當(dāng)?shù)氐墓鈿夂蚨泻艽蟛町?。光氣候是指?dāng)?shù)氐氖彝庹斩葼顩r以及影響其變化的氣象因素的總和，是由太陽直射光，天空擴散光，地面反射光，形成的天然光平均狀況。

Turner博士說:“這兩個指標(biāo)之間的關(guān)系在河口和其他基于緯度、水文和氣候的水生環(huán)境之間和內(nèi)部可能有很大差異。因此，使用單一轉(zhuǎn)換系數(shù)來估計基于Secchi深度的光衰減，可能會低估或高估水下光氣候?！?/p>

例如，在切薩皮克灣的主要支流約克河的渾濁水中，使用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換系數(shù)會低估海草可用的光，從而低估潛在的恢復(fù)目標(biāo)。

建議

為了解決這一問題，研究團隊建議對測量和報告水體透明度的方式進行一些改變。最重要的是清楚地傳達(dá)所使用的方法。

對于與水下草類和其他喜光生物有關(guān)的研究，Turner博士建議直接收集光衰減值。

她說: “跟隨深度的光衰減測量與大多數(shù)水生生態(tài)系統(tǒng)研究最是密切相關(guān)。這個方法非常適合研究水下草類、海帶和珊瑚，因為這些物種和其他類似的生物適應(yīng)于收集下行光?！?她建議在研究浮游植物時使用單獨的光衰減標(biāo)量測量方法，因為浮游植物可以從各個方向收集光。

由于Secchi深度值衡量的是可見性和透明度，Turner博士表示，它們的直接應(yīng)用最適合研究魚類和其他視覺捕食者。

她敦促研究者根據(jù)具體的研究問題或管理目標(biāo)選擇最有用的指標(biāo)。同時也表示，當(dāng)與恢復(fù)目標(biāo)相關(guān)時，即使是最簡單的水體透明度測量，對于環(huán)境監(jiān)測和恢復(fù)都是有價值的。

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

編譯：Sara

審核：Daisy

編輯：Pierre