Cahaya adalah energi penting bagi kehidupan di danau. Cahaya matahari mengalami reduksi dan perubahan susunan spektrumnya ketika melewati kolom air akibat proses pemantulan, penyebaran, dan penyerapan yang dipengaruhi oleh kedalaman, bahan terlarut, dan sifat optik air. Hal ini mempengaruhi transparansi, warna, dan kedalaman zona fotik danau.
3. Pentingkah cahaya?
Elemen penting fotosintesis
Sumber energi utama organisme akuatik
Struktur panas
Pola sirkulasi
Distribusi gas terlarut dan biota
5. Measuring Light in Lakes
Percent Transmission
Compares light at depth to light at surface
%Transmission = 100 * ((I0 Iz)/I0)
where: I0 = surface light
Iz = light at depth z
Intensity of Radiation at depth
Exponential decrease in light intensity
Iz = I0*e-侶z where: 侶 = extinction coefficient
z = depth
6. Light Calculations
Exponential Decay
Beers Law
Compute Ln(Iz) and
regress to get slope
Slope = attenuation
coefficient, k [m-1]
Secchi Disk Iz = I0 e - kz
7. Light Attenuation: Wolf Lake
k = 0.477 m-1
Secchi: 4.9 m
Overcast, rain,
windy
Pristine but w/ high
DOC content
Wolf Lake: Light Attenuation
0
2
4
6
8
10
12
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
Irradiance (E)
Depth(m)
8. Extinction Coefficient
Measures how quickly light is attenuated
Composite of factors:
侶t = 侶w + 侶p + 侶c
where: 侶t = total extinction coefficient
侶w = water extinction coefficient
侶p = particulate extinction coefficient
侶c = colored compounds extinction coeff.
9. Special Light Measures
Photosynthetically Active Radiation (PAR)
Portion of the EM spectrum available for Ps
Approximately 400-700nm
Measured using a PAR meter
Compensation Depth
Water depth at which photosynthesis and respiration are just balanced
Approximately 1% Surface Light
Measured using a PAR meter or Secchi Disk
11. Cahaya adalah energi
Radiasi sinar matahari
Kemampuan untuk melakukan kerja
Dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain
Tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan
12. Where: h = Planks constant (6.63x10-34J s)
c = speed of light (3x108 m s-1)
了 = wavelength of light
僚 = frequency of light
wavelength frequency E
wavelength frequency E
Energy and Wavelength
h
c
hEnergy 緒
15. Cahaya yg menembus kolom air mengalami :
- Reduksi
- Perubahan susunan spektrumnya
Mengapa cahaya yg menembus kolom air mengalami
perubahan susunan spektrumnya?
Cahaya yang diserap
maupun yang di
despersikan adalah
tergantung pada panjang
gelombang dari cahaya
yang jatuh
16. Light is absorbed and scattered as it
passes through water, so less light
reaches greater depths.
Different wavelengths of light absorb
differently in pure water. Blues and
greens penetrate deepest and reds
the least. Why the deep blue sea?
Particles and colored dissolved organic
matter and further influence how
quickly different colors of light are
absorbed in natural waters.
Light greatly influences life!
17. Sebaran radiasi matahari
Dipantulkan oleh atmosfer, permukaan bumi dan awan
Diserap atmosfer
Diserap permukaan bumi
22. Latitude dan altitude cont.
Radiasi
sinar
matahari
Jarak
penetrasi
Jarak
penetrasi
Jarak matahari-
atmosfer
meningkat,
intensitas menurun
23. Pancaran cahaya matahari tidak langsung di
permukaan air
Pancaran sinar tidak langsung disebabkan oleh proses penyebaran sinar
matahari saat melewati atmosfer
Jumlah pancaran tidak langsung di permukaan air dipengaruhi oleh:
Latitude
Altitude
27. Pemantulan cahaya
Banyaknya cahaya dipantulkan dari permukaan air dipengaruhi:
Sudut datang
Sifat permukaan air
Topografi lingkungan sekitar
Kondisi meteorologi
30. Refraction:
A fish in water looks bigger and closer than it really is
due to bending of light toward the surface as it leaves
the water to your eye.
PSYCH!
31. Penyebaran cahaya
Terjadi karena adanya pembelokan energi cahaya oleh molekul air dan
materi terlarut (organik dan inorganik) didalamnya, dipengaruhi:
Jumlah materi terlarut
Sifat optik materi terlarut
Kedalaman
Musim
lokasi
32. Penyerapan cahaya
Berkurangnya energi cahaya seiring kedalaman air karena diubah
menjadi panas
Penyerapan tidak sama
untuk setiap panjang
gelombang
Bahan organik terlarut
meningkatkan penyerapan
cahaya
37. Warna danau
Karena proses penyebaran dan penyerapan cahaya
Danau jernih : warna biru
CaCO3 : biru-hijau
38. Zona afotik
Area afotik : permukaan air sampai kedalaman dimana masih
terdapat 1% cahaya permukaan
1% cahaya masih memungkinkan terjadinya fotosintesis
39. Transparansi air
Diukur menggunakan secchi disk
Kedalaman afotik:
3x pengukuran transparansi