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Approfondimenti marino Sezione di approfondimento dedicata all'acquario marino di barriera dove verranno spostati i topic più interessanti delle altre sezioni per svilupparli in modo più approfondito. Sono assolutamente vietati messaggi OT.

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Vecchio 29-10-2010, 15:50   #1
Ink
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PAR, PPFD e PAR radiance: illuminiamoci!

Molto spesso noi tutti crediamo di parlare di energia emessa da una lampadina parlando di PAR (photosynthetic available radiation) o di PPFD (photosynthetic photon flux density), che starebbe ad indicare la quantità di fotoni emessi nel range di lunghezza d'onda utile per la fotosintesi, che indicherebbe quanti fotoni emessi da una sorgente luminosa colpiscono una data superficie per unità di tempo.
Convinzione comune è che tanto maggiore sia il valore di PPFD di una lampadina, maggiore sia la quantità di luce emessa, per dirla semplice, ovvero di energia radiante, che viene invece definita come PAR radiance, cioè il totale di energia trasportata della somma di tutti i fotoni emessi per unità di tempo che colpisce una data superficie.
Se stiamo confondendo il valore di PAR o PPFD che spesso ci prensentano con la PAR radiance, stiamo facendo un grossolano errore...

Il motivo è molto semplice. Tanto maggiore è la lunghezza d'onda, quindi fotoni che faranno luce rossa, minore sarà l'energia trasportata. Tanto minore è la lunghezza d'onda, quindi fotoni il blu-violetto, tanto maggiore sarà l'energia trasportata.

Diventa quindi semplice capire che se una lampadina emmette solo su una lunghezza d'onda molto bassa, mettiamo blu, con la stessa energia emetterà molto meno fotoni rispetto ad una lampadina che emette solo sul rosso, poichè i fotoni sono molto meno "energetici". E' un po' come avere un chilo di pongo e farci 100 palline da 10g ciascuna (lampada blu) e 1000 palline da 1g (lampada rossa).

Capite quindi che parlare di PAR o PPFD non ha molto senso e putroppo tutti i dati che ci vengono mostrati parlano solo di questo...

E' invece la combinazione di PPFD e distribuzione spettrale a fornirci l'energia radiante, ovvero l'energia che stiamo fornendo ai nostri amati coralli, ma questo dato non ce lo fornisce nessuno, ce lo danno sempre e solo separato... e non capisco perchè, visto che Sanjay ha misurato le due cose per la maggior parte delle lampadine in combinazione con la maggior parte dei ballast in commercio...

Infine, nei suoi lavori ci viene spesso mostrato un valore di efficienza, che indica putroppo solamente il rapporto tra PPFD e watt, ma è una misura priva di senso, poichè non ci dice in alcun modo quanta energia stiamo fornendo ai nostri animali, ma solo quanti fotoni vengono emessi... potete un po' immaginare la pioggia... avete presente una pioggerella fine fine ed un bel temporale? nel secondo caso le gocce sono molto più grosse ed in poco tempo cade molta più acqua... sarebbe un po' come misurare il numero di gocce d'acqua invece che quanta acqua è caduta in mm di pioggia...

Questo per dirvi, che i dati che ci vengono forniti, non sono ahimè sufficienti per scegliere una lampadina perchè più efficiente...
Aspetto commenti, anche perchè potrei benissimo essermi sbagliato, anche se mi pare che sia sanjay stesso a spiegare questa limitazione, ma che mi pare spesso non comprendiamo...

Ecco cosa dice sanjay (http://www.personal.psu.edu/sbj4/aqu...lideLamps1.htm)

The radiant energy is measured in Joules and the rate of flow of the radiant energy is called the radiant flux (units: watts). Irradiance is the radiant flux incident on a receiving surface from all directions per unit area of surface (units: watts/m2). All the properties of radiant flux depend on the wavelength of the radiation. Spectral irradiance is the irradiance at a particular wavelength, per unit wavelength interval. A waveband is a continuous range of wavelengths between two limits. For example, photosynthetic available radiation (PAR) is defined to be the radiation in the 400 nm to 700 nm waveband. The irradiance within a given waveband is the integral of the spectral irradiance between the limits of the waveband.

The units for PAR can be specified in energy terms or in photon terms. In energy terms, PAR is expressed as PAR Irradiance, which is the total energy in the PAR range (400 nm to 700 nm). The units of PAR Irradiance are watt/m2. When measured in photon terms, PAR is also called Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD), which is a measure of the number of photons in the 400 nm to 700 nm waveband that are incident per unit time on a unit surface. When expressed in photon terms, all the photons are considered equal, independent of their energy. The quantity of photons is measured in moles of photons (1 mole of photons = 6.022 x 1023 photons = 1 Einstein). In practice, PPFD is measured in microEinstein/m2/second, or µE/s*m2.

The conversion between the radiometric units and photon units is complicated and requires that the exact spectral distribution of the source be known. In addition, there is not a one-to-one relationship between PAR and spectral distribution. Different light sources with identical PAR can have very different spectral distributions. The independence of PAR and spectral distribution is the reason we must consider spectral distribution data as well as PAR data when we compare lamps. "

Ultima modifica di Ink; 29-10-2010 alle ore 18:32.
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Vecchio 29-10-2010, 17:04   #2
morganwind
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Molto interessante...aggiungerei anche che uno dei due punti di massimo di assorbimento della luce da parte della clorofilla A nonchè il picco di peridinina si trovano propio nel range dei blu.
Però...chi ha utilizzato solo hqi radium ha avuto crescite inferiori rispetto alle crescite delle 10K
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Vecchio 29-10-2010, 18:36   #3
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Bhe direi che le radium sono ad uno dei due estremi...

in ogni il senso del mio post è di non prendere i valori di PPFD, che noi tutti utilizziamo impropriamente come PAR, come valori che indichino la "potenza" della luce...

In effetti ha molto più senso scegliere (ad essere in grado...) in base alla presenza di picchi sulle lunghezze d'onda utili, come per la clorofilla appunto...

Cono se hai qualcosa in merito integriamo e facciamo un post sulla giusta luce, magari esce qualcosa di buono, almeno a livello teorico...
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Vecchio 29-10-2010, 19:53   #4
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Vecchio 30-10-2010, 00:13   #5
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Io tempo fa avevo aperto un post con questo link http://cnidarianreef.com/G180/lamps.php
ma era stato snobbatissimo..... forse ora è giunto il tempo.
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Sei proprio tu John Wayne? E io chi sarei?
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Vecchio 30-10-2010, 08:57   #6
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sposto il topic in APPROFONDIMENTI.....mi raccomando , sapete tutti che in quella sezione non si và in OT.
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Vecchio 30-10-2010, 09:27   #7
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Doc., avevo letto anche io l'articolo tempo indietro, quando non avevo ancora capito appunto la differenza tra PAR-PPFD e PAR radiance. Belle le foto, sperando che siano vere, ma non ho capito con che ballast le ha fatte... e poi sono 250w, di 400w non ce ne sono...

Purtroppo anche in quel lavoro molto interessante, i valori di PAR, in realtà sono il PPFD, che quindi secondo me non è di alcun aiuto per capire quale lampadina "spinge" di più...
Ha usato lo stesso metodo di Sanjay Joshi... è una bella catalogazione ma inutile...

Per farti un esempio, posso pensare che su un icecap, la xm 15k spinga veramente poco, dato che la radium, che è molto più blu, produca il doppio del PPFD, ma non abbiamo alcuna certezza. Avere la distribuzione dello spettro ed il relativo PPFD può farti immaginare la reale efficienza, intesa come PAR radiance/consumo W, ma resta comunque un'impressione.

Rimane il fatto che non capisco perchè Sanjay non possa calcolare il PAR radiance. Una volta che ha calcolato lo spettro, presumo che un software possa tra nquillamente fare la somma dei vari fotoni. Provo a piegarmi: se sai di avere 1000 palline (PPFD, ovvero il numero totale di fotoni emessi per unità di tempo su una data superficie), di cui 10% di palline da 10g, 5% da 3g, 7% da 2g e così via... puoi trovare il peso totale delle palline (PAR radiance). Evidentemente mi sfugge qualcosa... oppure i dati non sono così interessanti da essere pubblicati... magari tutte le lampadine producono la stessa energia... Se dai 400w, mettiamo che 20% finisce in calore ed il restante 80% finisce in fotoni... magari la resa è molto simile per tutte le lampadine...

Forse dovremmo appunto cominciare a lasciare perdere i dati di efficienza e vedere piuttosto che lunghezza d'onda hanno i fotoni di ciacuna lampadina (picchi nello spettro), come suggerisce Morganwind.
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Vecchio 30-10-2010, 11:15   #8
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molto interessante!!seguo con interesse..
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Vecchio 30-10-2010, 11:40   #9
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secondo me fondamentali da sapere sono i picchi degli spettri delle varie fonti di luce.. Per avere massima crescita bisognerebbe avvicinarsi quanto più possibile allo spettro d'assorbimento della clorofilla, per stimolare la colorazione sulle lunghezze d'onda che stimolano maggiormente la produzione di cromoproteine (il che è molto complesso).
Insomma secondo me sull'obiettivo crescita si può lavorare, sul colore si può sperimentare..
Naturalmente ho parlato di queste cose dando per scontato che tutti gli altri fattori in vasca siano ottimali: per esempio inutile lavorare sullo spettro per stimolare crescita e colore si in vasca abbiamo i fosfati a 0,5ppm...
qbacce non è in linea   Rispondi quotando
Vecchio 30-10-2010, 13:46   #10
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Qualcuno saprebbe indicare dei lavori che parlano delle lunghezze d'onda ottimali per le cromoproteine? sono sicuro che su reefkeeping qualcosa è stato pubblicato... su advanced aquarist's online idem...
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donda , energia , lunghezza , par
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