ΕΙΚΤΗΣ ΥΠΕΡΙΩ ΟΥΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ (UV-Index) Τι είναι η υπεριώδης (ultraviolet-uv) ηλιακή ακτινοβολία Η υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία κατά τη διάδοσή της στη γήινη ατµόσφαιρα απορροφάται κυρίως από το στρατοσφαιρικό όζον, στη φασµατική περιοχή από 180 έως 320 nm. Ειδικότερα, το όζον απορροφά εντονότατα τις επικίνδυνες Γ-υπεριώδη (180-280 nm) και τη Β-υπεριώδη (280-320 nm) ηλιακές ακτινοβολίες. Η λιγότερη επικίνδυνη Α-υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία (320-400 nm) απορροφάται λιγότερα έντονα από το όζον. Η µείωση του στρατοσφαιρικού όζοντος γύρω από τον πλανήτη µας στα µέσα γεωγραφικά πλάτη και κυρίως στους πόλους, συνεπάγεται την αύξηση της επικίνδυνης Β-υπεριώδους ακτινοβολίας στο επίπεδο του εδάφους. Για τον λόγο αυτό απαιτείται η χρήση ενός δείκτη της έντασης (αντίστοιχα, της επικινδυνότητας) της υπεριώδους ακτινοβολίας (UV Index), όπως θα παρουσιάσουµε λεπτοµερέστερα παρακάτω. Ταυτόχρονες µετρήσεις ολικού όζοντος και Β-υπεριώδους ακτινοβολίας πραγµατοποιούνται σε πολυάριθµα σηµεία του πλανήτη µας και κατέδειξαν τη σχέση µεταξύ µείωσης του στρατοσφαιρικού όζοντος και αύξησης της επικίνδυνης Β-υπεριώδους ακτινοβολίας. Βέβαια, η σχέση αυτή επηρεάζεται άµεσα και από άλλους παράγοντες, όπως η ζενίθεια γωνία του ήλιου (solar zenith angle: SZA), η νέφωση και η ατµοσφαιρική ρύπανση. Γενικά, η υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία µεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της ηµέρας, και µεγιστοποιείται, υπό ανέφελες ατµοσφαιρικές συνθήκες, κατά το τοπικό µεσηµέρι (Εικόνα 1). Στην Εικόνα αυτή η ολική στήλη όζοντος παραµένει σταθερή κατά τις τρεις ανέφελες ηµέρες της µέτρησης στην περιοχή των Σπάτων στην Αττική. Όµως, η ατµοσφαιρική ρύπανση (όζον, αιωρούµενα σωµατίδια) αυξάνεται από την 8/09/1994 έως την 14/09/1994, οπότε αντίστοιχα ελαττώνεται και η υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία που φθάνει στο έδαφος. Εικόνα 1: Η ηµερήσια µεταβολή (από 05:00-19:00 τοπική ώρα) της υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας (εκφρασµένη σε ερυθηµατική δόση UVB ακτινοβολίας mwm -2 ) στην περιοχή των Αθηνών τον Σεπτέµβριο 1994 [Papayannis et al., 1998]. Η υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία διαχωρίζεται στη διάχυτη (diffused) που προέρχεται από πολλαπλή σκέδαση από τα συστατικά της ατµόσφαιρας και στην άµεση (direct) ακτινοβολία που διαδίδεται κατευθείαν στην ατµόσφαιρα.
Φάσµα ερυθηµατικής απόκρισης Το ανθρώπινο δέρµα δεν είναι το ίδιο ευαίσθητο σε όλα τα µήκη κύµατος του υπεριώδους φάσµατος. Το φάσµα της ερυθηµατικής απόκρισης (erythemal response spectrum) Α(λ) αποδίδει ακριβώς την ευαισθησία του ανθρώπινου δέρµατος, στο να προκληθεί ερύθηµα (κοκκίνισµα) στο δέρµα, στα διάφορα µήκη κύµατος του υπεριώδους φάσµατος. Παρατηρούµε δηλαδή ότι το ανθρώπινο δέρµα κοκκινίζει πιο γρήγορα και είναι πολύ ευαίσθητο όταν το µήκος κύµατος της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας κυµαίνεται από 280 έως 320 nm. Στην Εικόνα 2 παρουσιάζεται το φάσµα της ερυθηµατικής απόκρισης Α(λ) του ανθρώπινου δέρµατος, για µήκη κύµατος από 280-400 nm, κανονικοποιηµένο στη µονάδα (1.0) στα 280 nm. Εικόνα 2: To φάσµα της ερυθηµατικής απόκρισης Α(λ) του ανθρώπινου δέρµατος για µήκη κύµατος από 280-400 nm. είκτης υπεριώδους ακτινοβολίας (UV Index) Ως δείκτης της υπεριώδους ακτινοβολίας (UV Index), ορίζεται η ποσότητα της ηλιακής ισχύος που προσπίπτει ανά µονάδα επιφάνειας σύµφωνα και δίνεται από την παρακάτω σχέση: 1 UV Index = 25 mw/m 2 Ο δείκτης υπεριώδους ακτινοβολίας (UV Index) είναι ένας δείκτης «επικινδυνότητας» της Β- υπεριώδους ακτινοβολίας ικανής να προκαλέσει ερύθηµα (κοκκίνισµα) στο ανθρώπινο δέρµα. Στόχος της χρήσης του είναι η ευαισθητοπίηση του κοινού να αποφεύγει την έκθεσή του στην υπεριώδη ακτινοβολία, ειδικότερα εάν ο UV Index υπερβαίνει µια συγκεκριµένη τιµή, ανάλογα µε τον τύπο δέρµατός του [Global Solar UV-Index, 2002]. Εάν ένας ζωντανός οργανισµός εκτεθεί σε υπεριώδη ακτινοβολία απορροφά το µεγαλύτερο µέρος της ακτινοβολίας αυτής. Εάν η απορρόφηση αυτή γίνει από το ανθρώπινο µάτι, τότε ανάλογα µε το µήκος κύµατος, εστιάζεται και σε διαφορετική περιοχή του αµφιβληστροειδούς (Εικόνα 3) και µε τον χρόνο δηµιουργείται πρόβληµα εµφάνισης καταρράκτη. Εαν η απορρόφηση γίνει από το δέρµα, τότε η υπεριώδης αυτή δόση σε περίπτωση παρατεταµένης ηλιακής έκθεσης, και µάλιστα σε σχετικά µικρές ηλικίες, είναι πιθανόν να οδηγήσει σε µετάλλαξη συγκεκριµένα κύτταρα του δέρµατος, µε αποτέλεσµα την εµφάνιση καρκίνου του δέρµατος (κακόηθες µελάνωµα) (Εικόνα 4). Εποµένως, ιδιαίτερα ευαίσθητα είναι τα µικρά παιδιά, τα οποία δεν πρέπει να εκτίθενται στον ήλιο, κυρίως τις µεσηµεριανές ώρες, όπου η ηλιακή ακτινοβολία είναι αυξηµένη (Εικόνα 5).
Εικόνα 3: Απορρόφηση της υπεριώδους-b ακτινοβολίας από το ανθρώπινο µάτι. Ανάλογα µε το µήκος κύµατος της, εστιάζεται και σε διαφορετική περιοχή του αµφιβληστροειδούς [Global Solar UV Index, 2002]. Εικόνα 4: Εµφάνιση καρκίνου του δέρµατος (κακόηθες µελάνωµα) ύστερα από παρατεταµένη έκθεση στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία [Global Solar UV Index, 2002]. Εικόνα 5: Ηµερήσια πορεία (σε συδυασµό µε την επικινδυνότητα) του δείκτη υπεριώδους ακτινοβολίας. Παρατηρούµε ότι η υπεριώδης-β ακτινοβολία είναι αυξηµένη κυρίως, µεταξύ 11:00 πµ. και 3:00 µµ [Global Solar UV Index, 2002].
Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η συσχέτιση του δείκτη UV Index µε το εικονίδιο του ηλίου (πόσο επικίνδυνη δηλαδή γίνεται η υπεριώδης ακτινοβολία του ήλιου), ενώ στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των 4 τύπων του δέρµατος για το Βόρειο Ηµισφαίριο. Πίνακας 1: Συσχέτιση του δείκτη UV Index µε το εικονίδιο του ηλίου. Πίνακας 2: Τα χαρακτηριστικά των 4 τύπων του δέρµατος για το Βόρειο Ηµισφαίριο. Τύπος 1-10 Τύπος 10-12 Τύπος 11-14 Τύπος 12-16 Χρώµα µαλλιών Κόκκινα µαλλιά Ξανθά µαλλιά Καστανά µαλλιά Μαύρα µαλλιά Χρώµα µατιών Μπλε µάτια Μπλε-πράσινα Καστανά/µαύρα Μαύρα µάτια µάτια µάτια Μαύρισµα στον ήλιο εν µαυρίζει ποτέ Μερικές φορές µαυρίζει Πάντα µαυρίζει Πάντα µαυρίζει Κάψιµο στον ήλιο Πάντα καίγεται Μερικές φορές ή πάντα καίγεται Μερικές φορές ή σπάνια καίγεται Σπάνια ή ποτέ δεν καίγεται Παρατηρούµε λοιπόν ότι σύµφωνα µε τον Πίνακα 2 ο τύπος δέρµατος 1-10 (τύπος δέρµατος 1 κατά DIN 5050) είναι ο πλέον ευαίσθητος στην υπεριώδη ακτινοβολία, σε αντίθεση µε τον τύπο δέρµατος 12-16 (τύπος δέρµατος 4 κατά DIN 5050) που είναι ο λιγότερο ευαίσθητος στην ακτινοβολία αυτήν. Αντίστοιχα µε τον Πίνακα 1, στον Πίνακα 3 παρουσιάζουµε την διακύµανση της επικινδυνότητας του δείκτη της υπεριώδους ακτινοβολίας (UV-Index) σε χρωµατική κλίµακα (πράσινο: χαµηλή επικινδυνότητα έως και µωβ: εξαιρετικά υψηλή επικινδυνότητα) [Global Solar UV Index, 2002]. Πίνακας 3: ιακύµανση της επικινδυνότητας του δείκτη της υπεριώδους ακτινοβολίας (UV-Index) σε χρωµατική κλίµακα (πράσινο: χαµηλή επικινδυνότητα έως και µωβ: εξαιρετικά υψηλή επικινδυνότητα) [Global Solar UV Index, 2002].
Στις Εικόνες 6 και 7 παρουσιάζονται οι µέσες και οι µέγιστες, αντίστοιχα, µηνιαίες τιµές του δείκτη UV-Index, όπως προέκυψαν από τις µετρήσεις των ετών 1995-2003 στην Αθήνα και στην Θεσσαλονίκη. Στις δύο Εικόνες αυτές παρατηρούµε ότι οι τιµές του δείκτη UV-Index στη Θεσσαλονίκη είναι κατά µέσον όρο 10-30% υψηλότερες από τις αντίστοιχες στην Αθήνα. Τούτο οφείλεται στο συνδυασµό διαφόρων παραγόντων, ο κυριότερος όµως από όλους είναι ότι συγκρίνουµε µέσες και µέγιστες µηνιαίες τιµές του δείκτη UV-Index. Πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη και οι συστηµατικές διαφορές µεταξύ των οργάνων µέτρησης και των χρησιµοποιούµενων αλγορίθµων, αλλά και η ύπαρξη µεγαλύτερων επιπέδων ατµοσφαιρικής ρύπανσης στο Λεκανοπέδιο Αθηνών, η οποία ρύπανση (αέρια και αιωρούµενα σωµατίδια) και σκεδάζει και απορροφά (άρα µειώνει) τη διερχόµενη υπεριώδη-β ακτινοβολία. Παράλληλα, θα πρέπει να λάβει κανείς υπόψη του και τη διαφορά γεωγραφικού πλάτους µεταξύ των δύο αυτών πόλεων, η οποία θα ήταν υπεύθυνη για µεγαλύτερες τιµές του δείκτη UV-Index στην Αθήνα, εάν δεν υπήρχε ο παράγοντας της ατµοσφαιρικής ρύπανσης. UV-Index Τατόι, Αθήνα είκτης UV-Index 12 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Μήνας Εικόνα 6: Μέση µηνιαία τιµή του δείκτη UV-Index, όπως προέκυψε από µετρήσεις του δορυφόρου GOME των ετών 1995-2003 στο Αεροδρόµιο Τατοΐου στην Αθήνα (http://www.temis.nl/uvradiation/gome). Εικόνα 7: Μέγιστες µηνιαίες τιµές του δείκτη UV-Index, όπως προέκυψαν από τις µετρήσεις των ετών 1995-2003 στην Θεσσαλονίκη µε τη χρήση επίγειου φασµατοφωτόµετρου (http://lap.phys.auth.gr/uvindex)
Βιβλιογραφία Global Solar UV Index: A Practical Guide. World Health Organization (WHO), Library Cataloguing-in-Publication Data, 2002. Papayannis, A., D. Balis, A. Bais, H. van der Bergh, B. Calpini, E. Durieux, L. Fiorani, L. Jaquet, I. Ziomas, C. Zerefos, «Role of Urban and suburban aerosols on solar UV radiation over Athens, Greece», Atmos. Environ., 32, 2193-2201, 1998.