Kvalita a intenzita radiace jako regulační podněty vyvážené fotosyntézy

Mgr. Marie OPÁLKOVÁ

Doctoral thesis

Quality and intensity of radiation as regulatory stimuli for balanced photosynthesis

Abstract:

Tato disertační práce se zabývá problematikou vlivu různých meteorologických podmínek na spektrální složení dopadajícího slunečního záření v podmínkách průmyslového města střední Evropy. Na dvou lokalitách na území města Ostravy byly třemi měřícími stanicemi zaznamenávány hodnoty ozářenosti dopadajícího slunečního záření ve spektrálních intervalech 280-315 nm (UVB); 315-380 nm (UVA); 400-700 nm (fotosynteticky aktivní radiace; PAR); 510-700 nm; 600-700 nm; 610-680 nm (660 nm); 690-780 nm (730 nm) a 400-1100 nm (celková energie dopadajícího záření, tzv. global). K těmto údajům byly doplněny informace o převládajícím typu počasí a koncentracích vybraných atmosférických polutantů. Zvláštní pozornost byla věnována kvalitě dat a byl zpracován originální přístup ke kontrole kvality dat. Byla vytvořena databáze naměřených dat, která nabízí unikátní soubor údajů o spektrálním složení radiace a kvalitě ovzduší s vysokým časovým rozlišením. Na vybraných datech byl studován vliv ročního období, převládajícího typu počasí a míry znečištění ovzduší na osm poměrů spektrálních složek, konkrétně šlo o poměry Blue/Red, Blue/PAR, Green/PAR, Red/PAR, 660 nm/730 nm, UVB/UVA, UVB/PAR a UVA/PAR, které byly vypočítány z naměřených hodnot jednotlivých spektrálních složek dopadajícího slunečního záření. Každý studovaný poměr spektrálních složek vykazoval charakteristické změny hodnot v závislosti na roční době, které ale byly někdy rozdílné během zatažených a jasných dnů. Dále byl studován přímý vliv atmosférických polutantů PM10, NOx a SO2 na modrou (400-510 nm), zelenou (510-600 nm) a červenou (600-700 nm) spektrální složku PAR. Látky znečišťující ovzduší nezpůsobily homogenní snížení všech studovaných spektrálních oblastí PAR, ale každý polutant měl specifický vliv na jednotlivé spektrální složky. Tento výzkum přinesl nové poznatky ohledně chování poměrů spektrálních složek dopadajícího slunečního záření v závislosti na různých meteorologických podmínkách, zejména v souvislosti se znečištěním ovzduší, což bylo žádoucí s ohledem na omezenost dostupných informací o tomto tématu. Tyto výsledky mohou být použity pro experimenty na rostlinách v umělých podmínkách růstových komor, kde by mohl být studován vliv rozdílného spektrálního složení světla na fotosyntézu.

Abstract:

This thesis deals with the influence of various meteorological conditions on the spectral composition of incident solar radiation on the environment of the industrial city of Central Europe. At two localities within the city of Ostrava, the three measuring stations recorded the irradiance values of incident solar radiation at spectral intervals of 280-315 nm (UVB); 315-380 nm (UVA); 400-700 nm (photosynthetic active radiation, PAR); 510-700 nm; 600-700 nm; 610-680 nm (660 nm); 690-780 nm (730 nm) and 400-1100 nm (global radiation energy). This data has been supplemented with information on the prevailing weather conditions and the concentrations of selected atmospheric pollutants. Particular attention was paid to data quality, and an original approach to data quality check has been developed. A database of measured data has been created, which offers unique information on the spectral composition of radiation and on air quality in high resolution time. The influences of the seasons, the prevailing weather conditions and the air pollution rate on the selected eight ratios of the spectral components, namely the ratios Blue/Red, Blue/PAR, Green/PAR, Red/PAR, 660 nm/730 nm, UVB/UVA, UVB/PAR and UVA/PAR, were studied. These ratios were calculated from the measured values of individual spectral components of the incident solar radiation. Each studied ratio of the spectral components showed characteristic changes of its values depending on the season but were at times different during cloudy and sunny days. In addition, the direct influences of atmospheric pollutants PM10, NOx and SO2 on the blue (400-510 nm), green (510-600 nm) and red (600-700 nm) spectral components of PAR were studied. Air pollutants did not cause a homogeneous reduction in all of the studied PAR spectral components; however each pollutant had a specific effect on each individual spectral components. This research has brought to light new information about the dependence of the spectral composition of incident solar radiation on various meteorological conditions, especially in relation to air pollution. This was desirable because of the limited availability of information on this topic. These results can be used in experiments on plants under artificial growth chamber conditions, where the effect of the different spectral composition of light on photosynthesis could be studied.

Keywords

kontrola kvality, meteorologie, sluneční záření, spektrální složky, znečištění ovzduší

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 4. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 17. 6. 2019
• Supervisor: doc. RNDr. Vladimír Špunda, CSc., doc. RNDr. Vladimír Špunda, CSc.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Applied Physics / Biofyzika