Original paper
Characteristics of solar UV irradiance
[Charakteristische Eigenschaften der solaren UV-Strahlung]
Ambach, W.; Blumthaler, M.
Meteorologische Zeitschrift Vol. 3 No. 4 (1994), p. 211 - 220
54 references
published: Sep 2, 1994
published online: Aug 2, 2018
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Abstract
Solar UVB irradiance is measured worldwide with the Robertson-Berger sunburn meter whose spectral sensitivity is adapted to the action spectrum of human erythema. Thus, the Robertson-Berger sunburn meter measures the erythemal effective irradiance. In Alpine areas, on cloudless days in midsummer, the increase with altitude in global (direct and diffuse) erythemal effective irradiance is about 18 % per 1000 m, while the increase in total irradiance is about 8 % per 1000 m. The share of global erythemal effective irradiance in global total irradiance varies significantly in the seasonal course, with a maximal share occurring in midsummer. The share of diffuse irradiance in global irradiance is 35 % for erythemal effective and 8 % for total irradiance on cloudless days in midsummer. In high mountains and glaciated terrain, erythemal effective irradiance decreases to 61 % and total irradiance to 47 % at cloudiness 10/10 and the sun completely covered, compared with 100 % at 0/10 cloudiness. In the period 1981-91 a slight increase of erythemal effective irradiance was obtained at the high-mountain station Jungfraujoch (3576 m a.s.l., Switzerland), while a decrease was found in urban areas (USA, Russia). In the Alpine area, the enhanced ozone depletion observed in northern mid-latitudes in winter/spring 1992/93 caused an increase in instantaneous erythemal effective irradiance of up to 40 % measured on clear days at fixed solar elevations. However, daily totals irrespective of cloudiness, show no significant increase in erythemal effective irradiance. The mean daily totals over 7 days are within the range of standard deviation of the reference values for 1981-88. Consequently, there is no conclusive proof of an increased exposure of the ecosystem and humans. The health risks of ozone depletion are generally described by means of the Radiation Amplification Factor and the dose-response relationship. A 1 % decrease in ozone produces a 2.6 % increase in non-melanoma skin cancer and enhances cataract incidence by 0.6-0.8 %.
Kurzfassung
Die solare UVB Strahlung wird weltweit mit dem Robertson-Berger sunburn meter gemessen, dessen spektrale Empfindlichkeit dem Wirkungsspektrum des Erythems angepaßt ist. Daher mißt das Robertson-Berger sunburn meter die erythemwirksame Strahlung. Im alpinen Bereich ist die Zunahme der globalen (direkten und diffusen) erythemwirksamen Strahlung etwa 18 % pro 1000 m, während die Zunahme der totalen Strahlung etwa 8 % pro 1000 m beträgt. Der Anteil der globalen erythemwirksamen Strahlung an der globalen totalen Strahlung variiert im jahreszeitlichen Verlauf signifikant, wobei der maximale Anteil im Hochsommer auftritt. Der Anteil der diffusen Strahlung an der globalen Strahlung beträgt an wolkenlosen Tagen im Hochsommer 35 % für die erythemwirksame Strahlung und 8 % für die totale Strahlung. Im Hochgebirge und im vergletscherten Gelände wird bei 10/10 Bewölkung und vollständiger Bedeckung der Sonne die erythemwirksame Strahlung auf 61 %, die totale Strahlung auf 47 % reduziert, im Vergleich zu 100 % bei 0/10 Bewölkung. In der Periode 1981-91 wurde eine geringe Zunahme der erythemwirksamen Strahlung an der Hochgebirgsstation Jungfraujoch (3576 m, Schweiz) festgestellt, während sich in urbanen Regionen (USA, Rußland) eine Abnahme ergab. Im alpinen Bereich bewirkte die verstärkte Ozonabnahme in den nördlichen mittleren Breiten im Winter/Frühjahr 1992/93 an wolkenlosen Tagen und bei bestimmten Sonnenhöhen einen Anstieg von Momentanwerten der erythemwirksamen Strahlung bis zu 40 %, Tagessummen zeigen jedoch keinen signifikanten Anstieg der erythemwirksamen Strahlung, unabhängig von der Bewölkung. Die mittleren Tagessummen über 7 Tage liegen innerhalb der standard deviation der Referenzserie 1981-88. Daher ist eine erhöhte Belastung des Ökosystems und der Menschen nicht bewiesen. Das Gesundheitsrisiko im Zusammenhang mit der Ozonabnahme wird allgemein mit dem Radiation Amplification Factor und der Dosis-Wirkung Beziehung angegeben. Eine Abnahme von 1 % Ozon bewirkt einen Anstieg von 2,6 % für nichtmelanome Formen des Hautkrebs und einen Anstieg von 0,6-0,8 % für Kataraktbildung.
Keywords
Erythemal effective irradiance • UVA irradiance • biological reactions • Robertson-Berger sunburn meter • altitude effect • cloudiness • ratio diffuse to global irradiance • ratio erythemal effective to total irradiance • erythemal UVB trend