En les últimes dècades, lincrement dels nivells de radiació solar ultraviolada (UVR) que arriba a la Terra (principalment degut a la disminució dozó estratosfèric) juntament amb laugment detectat en malalties relacionades amb lexposició a la UVR, ha portat a un gran volum dinvestigacions sobre la radiació solar en aquesta banda i els seus efectes en els humans.
Líndex ultraviolat (UVI), que ha estat adoptat internacionalment, va ser definit amb el propòsit dinformar al públic general sobre els riscos dexposar el cos nu a la UVR i per tal denviar missatges preventius. LUVI es va definir inicialment com el valor màxim diari. No obstant, el seu ús actual sha ampliat i té sentit referir-se a un valor instantani o a una evolució diària del valor dUVI mesurat, modelitzat o predit. El valor concret dUVI està afectat per la geometria Sol-Terra, els núvols, lozó, els aerosols, laltitud i lalbedo superficial.
Les mesures dUVI dalta qualitat són essencials com a referència i per estudiar tendències a llarg termini; es necessiten també tècniques acurades de modelització per tal dentendre els factors que afecten la UVR, per predir lUVI i com a control de qualitat de les mesures. És desperar que les mesures més acurades dUVI sobtinguin amb espectroradiòmetres. No obstant, com que els costs daquests dispositius són elevats, és més habitual trobar dades dUVI de radiòmetres eritemàtics (de fet, la majoria de les xarxes dUVI estan equipades amb aquest tipus de sensors).
Els millors resultats en modelització sobtenen amb models de transferència radiativa de dispersió múltiple quan es coneix bé la informació dentrada. No obstant, habitualment no es coneix informació dentrada, com per exemple les propietats òptiques dels aerosols, la qual cosa pot portar a importants incerteses en la modelització. Sovint, sutilitzen models més simples per aplicacions com ara la predicció dUVI o lelaboració de mapes dUVI, ja que aquests són més ràpids i requereixen menys paràmetres dentrada.
Tenint en compte aquest marc de treball, lobjectiu general daquest estudi és analitzar lacord al qual es pot arribar entre la mesura i la modelització dUVI per condicions de cel sense núvols.
Daquesta manera, en aquest estudi es presenten comparacions model-mesura per diferents tècniques de modelització, diferents opcions dentrada i per mesures dUVI tant de radiòmetres eritemàtics com despectroradiòmeters. Com a conclusió general, es pot afirmar que la comparació model-mesura és molt útil per detectar limitacions i estimar incerteses tant en les modelitzacions com en les mesures.
Pel que fa a la modelització, les principals limitacions que shan trobat és la falta de coneixement de la informació daerosols considerada com a entrada dels models. També, shan trobat importants diferències entre lozó mesurat des de satèllit i des de la superfície terrestre, la qual cosa pot portar a diferències importants en lUVI modelitzat.
PTUV, una nova i simple parametrització pel càlcul ràpid dUVI per condicions de cel serens, ha estat desenvolupada en base a càlculs de transferència radiativa. La parametrització mostra una bona execució tant respecte el model base com en comparació amb diverses mesures dUVI. PTUV ha demostrat la seva utilitat per aplicacions particulars com ara lestudi de levolució anual de lUVI per un cert lloc (Girona) i la composició de mapes dalta resolució de valors dUVI típics per un territori concret (Catalunya).
En relació a les mesures, es constata que és molt important saber la resposta espectral dels radiòmetres eritemàtics per tal devitar grans incerteses a la mesura dUVI. Aquest instruments, si estan ben caracteritzats, mostren una bona comparació amb els espectroradiòmetres dalta qualitat en la mesura dUVI. Les qüestions més importants respecte les mesures són la calibració i estabilitat a llarg termini. També, sha observat un efecte de temperatura en el PTFE, un material utilitzat en els difusors en alguns instruments, cosa que potencialment podria tenir implicacions importants en el camp experimental.
Finalment, i pel que fa a les comparacions model-mesura, el millor acord sha trobat quan es consideren mesures dUVI despectroradiòmetres dalta qualitat i susen models de transferència radiativa que consideren les millors dades disponibles pel que fa als paràmetres òptics dozó i aerosols i els seus canvis en el temps. Daquesta manera, lacord pot ser tan alt dins un 0.1º% en UVI, i típicament entre menys dun 3%. Aquest acord es veu altament deteriorat si signora la informació daerosols i depèn de manera important del valor dalbedo de dispersió simple dels aerosols. Altres dades dentrada del model, com ara lalbedo superficial i els perfils dozó i temperatura introdueixen una incertesa menor en els resultats de modelització.
The increase in solar ultraviolet radiation (UVR) levels reaching the Earth surface during the last decades (mostly induced by the stratospheric ozone depletion), together with a detected increase in UVR-related diseases, has lead to a high volume of investigations about this band of the solar radiation and its effects on human beings.
The ultraviolet Index (UVI), which is currently internationally adopted, was defined in order to disseminate information to the public about the risks of exposing the naked body to UVR and to send preventive messages. UVI was initially defined as the maximum daily value. However, the current use of this index has been widened and nowadays it makes sense to refer to an instantaneous value or to the evolution of the measured, modelled, or predicted UVI during the day. The actual value of UVI is affected by the Sun-Earth geometry, clouds, ozone, aerosols, altitude and ground albedo.
High quality UVI measurements are essential as a reference and to study long-term trends; accurate modelling techniques are needed to understand the way factors affect UVR, to predict UVI, and as a quality control of the measurements. For the UVI measurement, best accuracy is expected with data from spectroradiometers. However, since the costs of these devices are expensive, data from erythemal radiometers are more commonly available (most UVI networks are equipped with this latter type of sensors). Best UVI modelling performance is found with multi-scattering radiative transfer models when the input information is well known. However, some relevant input information, such as the aerosol optical properties, is usually not available which can lead to large modelling uncertainties. More simple models are often used for applications such as UVI prediction or elaboration of UVI maps, as they are much faster and require less input parameters.
Considering this framework, the general objective of this work is to analyse the agreement that can be reached between modelled and measured UVI for cloudless conditions.
For this, model-measurement comparisons are presented for different modelling techniques, for several input options, and for UVI measured by both erythemal radiometers and spectroradiometers. As a general conclusion, it can be stated that the comparison of modelled vs. measured UVI is very useful to detect limitations and estimate uncertainties in both the modelling and measurements.
As far as modelling is concerned, the main limitations found are the lack of knowledge in the aerosol information considered as input. Also, important differences are found between the ozone column from satellite and from ground based measurements, which lead to important differences in the modelled UVI.
PTUV, a new simple parameterisation for fast UVI calculations for cloudless conditions, has been developed based on radiative transfer calculations. The parameterisation shows a good performance both with respect to the base model and to diverse UVI measurements. PTUV has demonstrated to be useful for particular applications such as to study the annual UVI variation at a particular site (Girona) and to build high resolution maps of typical UVI for a territory (Catalonia).
Regarding the measurements, it is found that the use of the actual spectral response of the erythemal radiometers is very important to avoid large uncertainties in the measured UVI. If well characterised, the erythemal radiometers compare reasonably well with high quality spectroradiometers when measuring UVI. Major issues with respect to the measurements are long term calibration accuracy and stability. Also, a temperature effect in PTFE, a material used as diffuser in some instruments, has been observed, which could have potentially important implications in the experimental field.
Finally, and concerning the model-measurement comparisons, the best agreement has been found when high quality spectroradiometric UVI measurements are considered and radiative transfer models are applied taking into account the best data available regarding aerosol and ozone optical parameters and their changes in time. In this case, the agreement can be as high as 0.1% in UVI, and typically less than 3%. This agreement deteriorates greatly if aerosols are ignored, and depends importantly on the aerosol single scattering albedo. Other data, such as ground albedo or the actual atmospheric temperature and ozone profiles, introduce lower uncertainty in the modelling results.
© 2001-2024 Fundación Dialnet · Todos los derechos reservados