Ультрафиолетовый индекс - Ultraviolet index

В ультрафиолетовый индекс, или же УФ-индекс, является международным стандартом измерения силы солнечный ожог -производство ультрафиолетовый (УФ) радиация в определенном месте и в определенное время. Шкала была разработана канадскими учеными в 1992 году, а затем принята и стандартизирована ООН. Всемирная организация здоровья и Всемирная метеорологическая организация в 1994 году. Он в основном используется в ежедневных прогнозах, ориентированных на широкую публику, а также становится все более доступным как почасовой прогноз.

УФ-индекс представляет собой линейную шкалу с открытым концом, прямо пропорциональную интенсивности УФ-излучения, вызывающего солнечные ожоги на коже человека. Например, если у светлокожего человека (без солнцезащитный крем ) начинает солнечный ожог через 30 минут при УФ-индексе 6 этот человек должен ожидать получения солнечного ожога примерно через 15 минут при УФ-индексе 12 - в два раза выше УФ, в два раза быстрее.

Цель УФ-индекса - помочь людям эффективно защитить себя от УФ-излучения, которое в умеренных количествах приносит пользу для здоровья, но в избытке вызывает ожоги. старение кожи, Повреждение ДНК, рак кожи, иммуносупрессия,[1] и глаз повреждения, такие как катаракта (см. раздел Воздействие ультрафиолетового излучения на здоровье человека ). Организации общественного здравоохранения рекомендуют людям обезопасить себя (например, нанеся на кожу солнцезащитный крем, надев головной убор и солнечные очки ) если они проводят много времени на открытом воздухе при УФ-индексе 3 или выше; см. таблицу ниже для получения более подробных рекомендаций.

Описание

УФ-индекс является линейным[требуется разъяснение ] шкала с более высокими значениями, представляющими больший риск солнечных ожогов (который коррелирует с другими рисками для здоровья) из-за воздействия ультрафиолета. Индекс 0 соответствует нулевому ультрафиолетовому излучению, как это обычно бывает ночью. Индекс 10 примерно соответствует полуденному летнему солнечному свету с ясным небом, когда изначально рассчитывался УФ-индекс; в настоящее время значения летнего индекса в десятки единиц являются обычными для тропических широт, горных высот и районов с уровнем выше среднего. истощение озонового слоя.[2]

Хотя УФ-индекс может быть рассчитан путем прямого измерения спектральной мощности УФ-излучения в заданном месте, как это могут делать некоторые недорогие портативные устройства, значение, указанное в сводках погоды, обычно является прогнозом, основанным на компьютерной модели. Хотя это может быть ошибкой (особенно, когда облачность неожиданно тяжелая или легкая), обычно она находится в пределах ± 1 единицы УФ-индекса по сравнению с измеряемой величиной.[3]

Типичное изменение УФ-индекса в зависимости от времени дня и года, на основе FastRT UV Calculator[4]

Когда УФ-индекс представлен на ежедневной основе, он представляет интенсивность УФ-излучения вокруг самой высокой точки солнечного света в течение дня, называемой солнечный полдень, на полпути между восходом и заходом солнца. Обычно это происходит с 11:30 до 12:30 или с 12:30 до 13:30 в районах, где летнее время наблюдается. Прогнозы делаются с помощью компьютерной модели, которая учитывает эффекты Высота солнца и расстояние, стратосферный озон, облачность, загрязнители воздуха, поверхность альбедо и высота над землей, которые влияют на количество УФ-излучения на поверхности.[2] Расчеты взвешены в пользу длин волн УФ-излучения, к которым человеческая кожа наиболее чувствительна, согласно CIE -стандартный спектр эритемного действия МакКинли – Диффея.[5][6] Полученный УФ-индекс не может быть выражен в чисто физических единицах, но является хорошим индикатором вероятного повреждения от солнечных ожогов.

Поскольку индексная шкала является линейной (а не логарифмической, как это часто бывает при измерении таких вещей, как яркость или уровень звука), разумно[нечеткий ] предположить, что один час воздействия при индексе 5 приблизительно эквивалентен получасу при индексе 10.[нужна цитата ]

Техническое определение

Эффект солнечного ожога (измеряемый с помощью УФ-индекса) является продуктом спектра мощности солнечного света (интенсивности излучения) и спектра эритемного действия (чувствительности кожи) в диапазоне длин волн УФ-излучения.[5][6]

УФ-индекс - это число, линейно связанное с интенсивностью УФ-излучения, вызывающего солнечные ожоги, в данной точке на экране. земной шар поверхность. Это не может быть просто связано с сияние (измеряется в W /м2 ), потому что ультрафиолетовое излучение, вызывающее наибольшее беспокойство, занимает спектр с длиной волны от 295 до 325 нм, а более короткие волны уже в значительной степени поглощаются, когда достигают поверхности Земли. Однако повреждение кожи от солнечных ожогов зависит от длины волны, причем более короткие волны наносят гораздо больший ущерб. Таким образом, спектр мощности УФ-излучения (выраженный в ваттах на квадратный метр на нанометр длины волны) умножается на кривая взвешивания известный как эритемный спектр действия, и результат интегрирован по всему спектру. Это дало канадским ученым[ВОЗ? ] взвешенная фигура (иногда называемая УФ-излучение, взвешенное по дифференциалу, или DUV, или мощность эритемной дозы) обычно около 250 мВт / м2 в полуденном летнем солнечном свете. Итак, их условно делят на 25 мВт / м2 чтобы сгенерировать удобное значение индекса,[7][8] по существу шкала от 0 до 11+ (хотя разрушение озона теперь приводит к более высоким значениям, как упоминалось выше).

Чтобы проиллюстрировать принцип взвешивания спектра, плотность падающей мощности в полуденном летнем солнечном свете обычно составляет 0,6 мВт / (нм · м2) при 295 нм, 74 мВт / (нм · м2) при 305 нм и 478 мВт / (нм · м2) при 325 нм. (Обратите внимание на огромное поглощение, которое уже имело место в атмосфере на коротких волнах.) Эритемные весовые коэффициенты, примененные к этим цифрам, составляют 1,0, 0,22 и 0,003 соответственно. (Также обратите внимание на огромное увеличение повреждений от солнечных ожогов, вызванных более короткими длинами волн; например, для той же освещенности 305 нм составляет 22% таких же повреждений, как 295 нм, а 325 нм - 0,3% таких же повреждений, как 295 нм.) Интеграция этих значений. используя все промежуточные веса во всем спектральном диапазоне от 290 нм до 400 нм[7] дает показатель 264 мВт / м2 (DUV), который затем делится на 25 мВт / м2 чтобы получить УФ-индекс 10,6.[8]

История

После спорадических попыток различных метеорологов определить «индекс солнечных ожогов» и на фоне растущей озабоченности по поводу истощения озонового слоя ученые Министерства окружающей среды Канады Джеймс Б. Керр, К. Томас МакЭлрой и Дэвид И. Уордл изобрели современный УФ-индекс в Торонто, Онтарио. Министерство окружающей среды Канады запустило его как часть прогноза погоды 27 мая 1992 г. Канада первая страна в мире, выпустившая официальные прогнозы уровней УФ-излучения на следующий день.[9][10] Многие другие страны последовали их примеру со своими собственными УФ-индексами, в том числе Соединенные Штаты в 1994 году. Первоначально методы расчета и представления УФ-индекса значительно различались от страны к стране. Глобальный УФ-индекс, впервые стандартизированный Всемирная организация здоровья и Всемирная метеорологическая организация в 1994 г.[11] постепенно заменил несовместимые региональные версии, указав не только единый метод расчета (канадское определение), но также стандартные цвета и графику для визуальных медиа.[12] В Соединенных Штатах стандарты ВОЗ официально заменили оригинальные стандарты США в 2004 году.

29 декабря 2003 г. в Боливии был обнаружен мировой рекорд УФ-индекса на уровне земли 43,3. Ликанкабур вулкан,[13][14] хотя другие ученые оспаривают значения выше 26.[15]

В 2005 году США[16] и Австралия[17] запустил UV Alert. Несмотря на то, что две страны предъявляют разные требования к базовой интенсивности ультрафиолетового излучения перед выдачей предупреждения, их общая цель - повысить осведомленность об опасностях чрезмерного воздействия солнечных лучей в дни с интенсивным ультрафиолетовым излучением.

В 2007 году Организация Объединенных Наций удостоила изобретателей УФ-индекса Керра, МакЭлроя и Уордла Премией новаторов за их далеко идущую работу по снижению рисков для здоровья населения от УФ-излучения.[18] В том же году опрос среди метеорологов поставил УФ-индекс на 11-е место для Канал о погоде с 100 самых ярких погодных моментов.

Использование индекса

Когда прогнозируемый дневной УФ-индекс находится в различных числовых диапазонах, рекомендации по защите следующие:[12][19]

УФ-индексЦвет медиа-графикиРиск вреда от незащищенного пребывания на солнце для среднего взрослогоРекомендуемая защита
От 0 до 2Зеленый"Низкий"Значение УФ-индекса от 0 до 2 означает низкую опасность УФ-лучей Солнца для обычного человека.

В ясные дни носите солнцезащитные очки. Если вы легко обгораете, накройте и используйте широкий спектр. SPF 30+ солнцезащитных кремов. Яркие поверхности[20], песок, вода и снег[12], увеличит УФ-облучение.

От 3 до 5Желтый"Умеренный"Показание УФ-индекса от 3 до 5 означает умеренный риск вреда от незащищенного пребывания на солнце.

Оставайтесь в тени около полудня, когда солнце наиболее яркое. На открытом воздухе носите солнцезащитную одежду, широкополую шляпу и солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолета. Обильно наносите солнцезащитный крем широкого спектра SPF 30+ каждые 1,5 часа, даже в пасмурные дни, и после купания или потоотделения. Яркие поверхности, такие как песок, вода и снег, увеличивают воздействие ультрафиолета.

С 6 до 7апельсин"Высоко"Значение УФ-индекса от 6 до 7 означает высокий риск вреда от незащищенного пребывания на солнце. Требуется защита от повреждений кожи и глаз.

Сократите время нахождения на солнце с 10:00 до 16:00. На открытом воздухе ищите тень и носите солнцезащитную одежду, широкополую шляпу и солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолета. Обильно наносите солнцезащитный крем широкого спектра SPF 30+ каждые 1,5 часа, даже в пасмурную погоду. дней, а также после купания или потоотделения. Яркие поверхности, такие как песок, вода и снег, увеличивают воздействие ультрафиолета.

8 до 10красный"Очень высоко"Значение УФ-индекса от 8 до 10 означает очень высокий риск вреда от незащищенного воздействия солнца. Примите дополнительные меры предосторожности, так как незащищенная кожа и глаза будут повреждены и могут быстро сгореть.

Сведите к минимуму пребывание на солнце с 10:00 до 16:00. На открытом воздухе ищите тень и носите солнцезащитную одежду, широкополую шляпу и солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолета. Обильно наносите солнцезащитный крем широкого спектра SPF 30+ каждые 1,5 часа, даже в пасмурные дни. и после купания или потоотделения. Яркие поверхности, такие как песок, вода и снег, увеличивают воздействие ультрафиолета.

11+фиолетовый«Экстрим»Показатель УФ-индекса 11 или более означает чрезвычайный риск вреда от незащищенного пребывания на солнце. Примите все меры предосторожности, так как незащищенная кожа и глаза могут обжечься за считанные минуты.

Старайтесь избегать пребывания на солнце с 10:00 до 16:00. На открытом воздухе ищите тень и носите солнцезащитную одежду, широкополую шляпу и солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолета. Обильно наносите солнцезащитный крем широкого спектра SPF 30+ каждые 1,5 часа, даже в пасмурную погоду. дней, а также после купания или потоотделения. Яркие поверхности, такие как песок, вода и снег, увеличивают воздействие ультрафиолета.

Примечание

  • Приведены рекомендации для среднего взрослого с слегка загорелой кожей. Люди с более темной кожей с большей вероятностью выдержат более длительное пребывание на солнце, в то время как дополнительные меры предосторожности необходимы для детей, пожилых людей, особенно взрослых со светлой кожей, и тех, у кого больше Чувствительность к солнцу по медицинским показаниям[20] или от воздействия ультрафиолета в предыдущие дни. (Восстановление кожи от УФ-излучения обычно занимает два дня или больше.)

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Hanneman, K. K .; и другие. (Январь 2006 г.). «Ультрафиолетовая иммуносупрессия: механизмы и последствия». Дерматологические клиники. 24 (1): 19–25. Дои:10.1016 / j.det.2005.08.003. PMID  16311164.
  2. ^ а б Фиолетов, В .; и другие. (Июль – август 2010 г.). «УФ-индекс: определение, распределение и факторы, влияющие на него». Канадский журнал общественного здравоохранения. 101 (4): I5 – I9. Дои:10.1007 / BF03405303. ЧВК  6974160. PMID  21033538.
  3. ^ "УФ-индекс: подтверждено ли это?". NOAA / Национальная метеорологическая служба. 2006 г.
  4. ^ Энгельсен, Ола и Киллинг, Арве (апрель 2005 г.). «Инструмент для быстрого моделирования ультрафиолетового излучения на поверхности земли». Оптическая инженерия. 44 (4). 041012. Дои:10.1117/1.1885472.
  5. ^ а б Мак-Кинли, А. Ф. и Диффи, Б. Л. (1987). «Эталонный спектр действия для вызванной ультрафиолетом эритемы кожи человека». Журнал CIE. 6 (1): 17–22.
  6. ^ а б "УФ-спектральное излучение и спектр эритемного действия". NOAA. 2006.
  7. ^ а б «Как рассчитывается УФ-индекс». SunWise. НАС. Агентство по охране окружающей среды. 2015-08-21. Архивировано из оригинал 29 ноября 2012 г.
  8. ^ а б "Как рассчитывается УФ-индекс?". Смитсоновский институт. Архивировано из оригинал 13 июня 2010 г. (Этот источник содержит некоторые числовые ошибки.)
  9. ^ Kerr, J. B .; и другие. (1994). "Канадские программы по наблюдению за озоном и консультативные программы по УФ-В". Озон в тропосфере и стратосфере, часть 2: Материалы четырехгодичного симпозиума по озону 1992 г.. НАСА / Центр космических полетов Годдарда: 794–797. N95-11093.
  10. ^ «Индекс УФ-излучения Министерства окружающей среды Канады отмечает десятилетие: теперь сообщения о безопасности солнечного излучения поступают в 26 стран» (Пресс-релиз). Environment Canada. 27 мая 2002 г. Архивировано с оригинал 14 июля 2014 г.
  11. ^ Отчет совещания экспертов ВМО по измерениям УФ-В, качеству данных и стандартизации УФ-индексов, 1994 г. Глобальная служба атмосферы (Отчет). Всемирная метеорологическая организация. 1995. WMO / TD-No. 625.
  12. ^ а б c «Глобальный солнечный УФ-индекс: практическое руководство» (PDF). Всемирная организация здоровья. 2002.
  13. ^ Оськин, Бекки (8 июля 2014 г.). «Пылающий мировой рекорд: самые сильные УФ-лучи, измеренные в Южной Америке». LiveScience.com.
  14. ^ Каброл, Натали А .; и другие. (8 июля 2014 г.). «Рекордное солнечное УФ-излучение в тропических Андах». Границы науки об окружающей среде. 2. 19. Дои:10.3389 / fenvs.2014.00019.
  15. ^ Маккензи, Ричард Л .; и другие. (8 апреля 2015 г.). "Комментарий к" Рекордному солнечному УФ-излучению в тропических Андах, Каброл и др."". Границы науки об окружающей среде. 3. 26. Дои:10.3389 / fenvs.2015.00026.
  16. ^ "УФ-предупреждение". SunWise. НАС. Агентство по охране окружающей среды. 2015-08-21. Архивировано из оригинал 14 октября 2011 г.
  17. ^ "Что такое УФ?". SunSmart. Онкологический совет Виктории. Архивировано из оригинал 26 января 2016 г.
  18. ^ «Озоновая награда». Всемирная метеорологическая организация. Октябрь 2007. Архивировано с оригинал 14 июля 2014 г.
  19. ^ «Шкала УФ-индекса». Безопасность солнца. НАС. Агентство по охране окружающей среды. 2013-02-04. Получено 28 июня, 2019.
  20. ^ а б Дресбах, Сереана Ховард и Браун, Ванда (2008). "Ультрафиолетовая радиация" (PDF). Серия информационных бюллетеней о невидимой окружающей среде. Государственный университет Огайо. CDFS-199-08. Архивировано из оригинал (PDF) 17 января 2009 г.

внешняя ссылка