4.3 Залишкова сонячна радіація у водних масах

Установлення кількості сонячної енергії, яка поглинається водою і йде на підтримку біологічних процесів у водних екосистемах - одне з важливих завдань гідроекологічних досліджень. Це завдання можна вирішити, використовуючи актинометричні вимірювання в натурних умовах, або застосовуючи розрахункові методи для встановлення параметрів процесу поглинання сонячної енергії водою й гідробіонтами. Найбільший ефект виходить при поєднанні цих двох шляхів аналізу.

Інтенсивність сонячної радіації Е_(-0), що проникла у водну масу, звичайно, визначається по співвідношенню (4.3). У цьому виразі А₀ - альбедо (відбивна здатність водної поверхні). Разом із потоками прямої й розсіяної сонячної радіації, атмосферу пронизують потоки невидимої радіації, які безперервно випромінюються як водною поверхнею, так і атмосферою назустріч один одному. Різниця цих зустрічних випромінювань називається ефективним випромінюванням. Проте відбита радіація багато разів перевищує розсіяння радіації водною товщею вгору, то, звичайно, враховується як ефективне випромінювання.

Фотичний шар

Слід зазначити, що фотосинтез з утворенням основної маси первинної біологічної продукції відбувається в достатньо освітленому верхньому шарі води, куди проникає сонячна енергія у фотосинтетичному активному діапазоні. Цей шар називається фотичним. Окрім цього, у водоймищі виділяється так звана евфотна зона, нижня межа якої досягає глибину, до якої доходить 1% сонячної радіації, що проникла у воду. Уважається, що потужність евфотної зони в 1,5 разу більша фотичного шару.

Для оцінки цих шарів необхідно знати закономірності ослаблення світлового потоку у водному середовищі конкретного водоймища. У загальному випадку ослаблення світла у воді відбувається за експоненціальним законуом поглинання енергії:

E_{(z) =} E_(-0) e^-az , (4.4)

де E_(z) - висвітлення водних мас на глибині z; a- коефіцієнт ослаблення потоку сонячного випромінювання; E_(-0) - поглинута водною масою короткохвильова радіація. Значення E_(z) і E_(-0) вимірюються приладами в натурних умовах.

Параметр а визначається багатьма зовнішніми й внутрішніми чинниками водоймища. Зовнішні чинники - висота сонця, хмарність змінюють на 10% його величини. Внутрішньоводні чинники більш діючі - це вміст розчиненої речовини. Особливо на значення параметру а впливає планктон.

Проте нас цікавить, у першу чергу, ослаблення сонячного світла в діапазоні ФАР, тобто значення _фар. Якщо відома фотосинтетично активна частина сонячної радіації на глибині z, тобто E_фар(z) (за даними вимірювань спеціальними приладами, встановленими на глибині z), а також та, що поступила в масу водоймища через її поверхню радіація E_фар(-0), то параметр _фар легко встановити з формули (4.5) після її логарифмування:

_фар . (4.5)