Časový monitoring suchého městského jezera s vysokým rozlišením

Přehled

Tempe Town Lake je umělé jezero, které vzniklo přehrazením řeky Salt River a nachází se v blízkosti městského centra Tempe v americkém státě AZ. Bylo vybudováno v roce 1999 především pro rekreační účely, jako je rybaření a plavba lodí. Toto jezero je druhou nejnavštěvovanější turistickou atrakcí Arizony, která od svého vzniku vytvořila kumulativní ekonomický dopad ve výši více než 1,5 miliardy dolarů, proto je velmi důležité sledovat a udržovat jeho životaschopnost.

Od roku 2005 se zde provádí dlouhodobé sledování kvality vody. Hladiny rozpuštěného kyslíku jsou obecně vyšší než 5 mg/l, což naznačuje, že jezero není eutrofní. Jezero je také zásadité, s průměrným pH kolem 8, což je pravděpodobně způsobeno vysokou produktivitou a základní horninou chudou na karbonáty.

Výzva:

Posledních třináct let se v jezeře měří nesouvisle každý týden pH, obsah rozpuštěného kyslíku, teplota, vodivost, obsah rozpuštěného organického uhlíku (DOC) a dusíku. Tato měření vyžadovala odběr vody z jezera a její přivezení zpět do laboratoře k analýze, což omezovalo časové rozlišení souboru dat.

Řešení:

Byly získány finanční prostředky na vybavení jezera Tempe Town Lake datovou sondou schopnou detekovat rozpuštěné organické látky pomocí fluorescence, která by umožnila měření in situ (měření prováděná v místě vzniku) s mnohem vyšší frekvencí, než bylo možné dříve. Hlavním cílem tohoto projektu bylo zjistit, zda parametry, které lze sondou měřit – zejména barevné rozpuštěné organické látky (CDOM) – lze použít jako zástupný ukazatel DOC, který není praktické měřit in situ.

A na míru Vodní sonda Solinst Eureka Manta 35+ byla pořízena za účelem zkoumání dynamiky jezera Tempe Town Lake s vyšším časovým rozlišením. Sonda Manta+ byla vybavena senzory teploty, pH, vodivosti, rozpuštěného kyslíku, zákalu, CDOM/FDOM a chlorofylu a.

Výsledek:

Po kalibraci byla sonda Manta 35+ 25. června 2018 spuštěna do jezera Tempe Town Lake z plovoucího mola na severovýchodní straně jezera. Bylo shromážděno šest měsíců dat ve dvou tříměsíčních intervalech. Není překvapením, že teplota jezera vykazovala silný denní cyklus, stejně jako hladina kyslíku; kyslík zaostával za teplotou, pravděpodobně kvůli době potřebné k dosažení nasycení hladiny kyslíku. Ještě překvapivější bylo, že se zdálo, že se cyklují i hladiny CDOM, zejména v létě (obr. 3). Tento denní cyklus v zimě zeslábl, ale stále byl zjistitelný při Fourierově analýze.

Předběžné výsledky ze sondy Manta ukázaly, že existují zákonitosti v chování biogeochemie jezera Tempe Town Lake, které vyžadují monitorování s vysokým rozlišením.

Kromě toho se zdá, že existuje korelace mezi teplotou a množstvím CDOM v jezeře, což může být příčinou denního koloběhu. Pochopení tohoto vztahu zůstává důležitým budoucím cílem projektu.

Do budoucna může robustní časová řada pro jezero Tempe Town Lake umožnit hlubší analýzu kritického zpomalení a dalších přechodů v ekologii jezera, která napomůže úsilí o zachování jeho zdravého a cenného zdroje.