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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RADIACIÓN UV EN LA SUPERFICIE
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Los niveles de radiación UV que alcanzan la superficie
terrestre viene condicionado básicamente por el ángulo cenital solar (a su
vez condicionado por la hora del día, posición geográfica y época del año),
el contenido total de ozono, la nubosidad, la altitud sobre el nivel del mar,
los aerosoles, el albedo o reflectividad del suelo, el ozono troposférico y
otros contaminantes gaseosos.
Efecto con la latitud
La cantidad de radiación solar que llega a la superficie es
muy dependiente de la elevación del sol. En las regiones tropicales en que el
sol se encuentra cerca de la vertical en los meses de verano los niveles de
radiación UV son muy altos. Por el contrario, en las regiones polares la
elevación del sol incluso en verano es poca y los niveles de radiación
debidos a este efecto son bajos o moderados.
Nubosidad
La importancia de la nubosidad sobre la radiación UV en
superficie está bien establecida. La nubosidad tiene un efecto plano sobre la
radiación UV, de modo que atenúa el espectro en la misma medida para todo el
rango sin modificar ostensiblemente la estructura espectral. La cantidad de
radiación UV atenuada por la nube será función del tipo de nube y de su
desarrollo. Así pues, y como norma general, las nubes mas densas y oscuras
bloquearán mas eficientemente la radiación UV, mientras que las nubes blancas
y con menor desarrollo junto con las nieblas y calimas atenúan en mucha menor
medida la radiación UV. El hecho de que sintamos menos calor en presencia de
estas nubes puede resultar engañoso, ya que nos podemos quemar debido a la
escasa atenuación de estas nubes en la región ultravioleta. La presencia de
nubes y el contenido de humedad de la atmósfera hacen que la radiación solar
disminuya, con respecto a otra que no tenga nubes y la húmeda atmosférica sea
baja. La fracción del cielo cubierto y el tipo de nubes afectan la intensidad
y composición espectral de la radiación ultravioleta que llega a la
superficie terrestre. Este efecto es debido principalmente a la reflexión de
la radiación ultravioleta por las gotas de agua o cristales de hielo que
forman la nube. No siempre el efecto neto es una disminución de la
irradiancia; en ocasiones, las nubes cubren gran parte del cielo, pero no
ocultan el disco solar. En estas circunstancias, la radiación solar reflejada
por la superficie terrestre hacia arriba, es reflejada a su vez por las nubes
nuevamente hacia la Tierra, por lo que así aumenta el nivel de irradiancia en
la superficie.
Aerosoles
El aerosol atmosférico está constituido por el conjunto de
partículas en suspensión en la atmósfera; el aerosol troposférico reduce los
niveles de UV significativamente en regiones contaminadas.
El efecto del aerosol estratosférico ha incrementado su
interés en la comunidad científica desde la erupción del Monte Pinatubo en
Junio de 1991. El scattering de la radiación por el aerosol puede reducir la
irradiancia en superficie para longitudes de onda largas, pero puede cambiar
también el camino óptico de los fotones a través del ozono estratosférico
resultando un incremento de la irradiancia en superficie, especialmente para
longitudes de onda corta y ángulos cenital solar grandes. El análisis de las
medidas espectrales muestran una marcado incremento de la razón
Difusa/Directa, pero no se encuentran variaciones significativas en el efecto
sobre la irradiancia global. El aerosol estratosférico también influye en los
niveles de radiación UV que alcanzan la superficie indirectamente, a través
de su efecto en la química del ozono estratosférico.
Albedo (o
reflectividad del suelo) y altitud
La reflectividad del suelo afecta a la radiación UV tanto en
la radiación difusa como en la directamente reflejada por la superficie. Los
valores de albedo suelen estar por debajo de 10% para la vegetación pero la
variabilidad en caso de hielo puede alcanzar del 7 al 75% y para la nieve del
20 al 100%. La alta reflectividad puede ser de gran importancia en la
distribución geográfica y estacional de la radiación UV, especialmente en
climas fríos.
Los niveles de radiación UV están muy influenciados por la
altura sobre el nivel del mar debido a la disminución de la capa de aire que
queda por encima. Así, La radiación ultravioleta aumenta con la altitud del
lugar aproximadamente un 10% por kilómetro de elevación. A igualdad de
condiciones meteorológicas, los lugares elevados reciben mucha mas
radiación que a nivel del mar.
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Efecto
de la altitud
Mientras mayor sea la altitud del lugar,
menor es la atenuación de los rayos del sol por la atmósfera, por lo que la
radiación UV será mayor que a nivel del mar.
Efecto
de la oblicuidad o masa de aire atmosférica
Se
denomina ángulo cenital al ángulo que forma la dirección aparente del
sol con la vertical local. Este ángulo depende a su vez de la hora del día,
la estación, y la latitud del sitio. La influencia de este factor tiene dos
aspectos, uno de ellos puramente geométrico, ya que el flujo de radiación que
atraviesa una superficie cualquiera varía con la orientación de la
superficie. Si esta es paralela a la dirección de incidencia, el flujo de
radiación es cero, mientras que si es perpendicular, resulta máximo. Además
de este efecto, el aumento del ángulo cenital implica que la radiación tiene
que atravesar una capa atmosférica más gruesa, y por consiguiente su
atenuación será mayor.
La oblicuidad de los rayos del sol y el horizonte, depende de
la latitud, y del día del año. La cantidad de radiación UV de todas los tipos, que nos llega a la
tierra dependen de la hora y del ángulo que los rayos del sol forman con la
superficie receptora. Cuando el sol esta cerca del horizonte, su radiación
viaja un largo camino a través de la atmósfera, por lo que menos rayos UV
llegan a la superficie de la tierra y cuando el sol está en la parte más
alta, sus rayos tienen menos camino que atravesar y caen con mayor intensidad
en la superficie de la tierra.
-En latitudes medias
y altas, es de mayor consideración.
Tipo de
superficie reflejante(albedo)
La reflexión de los rayos solares, varía
según el tipo de superficie. Es por
ello que se debe evitar salir a tomar sol en la presencia de nieve, ya que
esta refleja el 85 % de la radiación, y aunque te pongas un sombrero y uses
gafas, la radiación reflejada te puede afectar. En el caso de los trópicos, la reflexión de
la arena (17%), aunque es considerablemente menor que la de la nieve, tiene
que ser tomado en cuenta, especialmente en los alrededores del medio día, con
cielo despejado.
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Otros factores que
afectan la intensidad de la radiación UV
La intensidad de radiación ultravioleta
producida por el sol tiene leves variaciones, asociadas a su período de
rotación aparente -27 días-, al ciclo de manchas solares -11 años-, y a la
aparición de protuberancias y explosiones en la fotosfera. Estas
fluctuaciones afectan sobre todo las componentes más energéticas del
espectro, que no llegan a la superficie terrestre. Sin embargo, pueden
afectar al ciclo de producción y destrucción de ozono en la alta atmósfera, y
en consecuencia, la transmisión atmosférica de otras porciones del espectro
ultravioleta.
Otro factor que
determina la cantidad de esta radiación que llega a nuestro planeta es la
distancia entre la Tíerra y el Sol, la cual, debido a la forma elíptica de la
órbita terrestre, oscila un 3,4% a lo largo del año. Como la
atenuación de la radiación es cuadrática con esta distancia, el resultado es
una variación de alrededor del 7% en la intensidad de radiación ultravioleta
extraterrestre, y es máxima en diciembre, al comienzo del verano austral.
Dentro
de los factores atmosféricos, el más conocido es la atenuación que produce la
capa de ozono (véase "Radiación ultravioleta y ozono atmosférico",
Podemos dividir este fenómeno en dos fases; en la primera, una molécula de
oxígeno absorbe radiación -hv representa un fotón- de longitud de onda
(λ) menor de 240nm y se disocia. Este oxígeno atómico, con ayuda
de alguna otra molécula, forma ozono (O3) :
02
+ hv ( l < 240nm) -> 20
30 + X -> 03 + X
La
segunda parte consiste en la disociación del ozono mediante la absorción de
más radiación ultravioleta, pero esta vez de longitud de onda más
larga:
03+ hv (l <= 320nm) -> O+O2
La
porción del espectro que comprende longitudes de onda entre 240 y 320nm no se
absorbe uniformemente, por lo que algo de radiación ultravioleta de λ
>290nm llega a la superficie terrestre. Esta banda es justamente la más
seriamente afectada por la disminución de las concentraciones de ozono
estratosférico.
La atenuación de la radiación solar no sólo
se produce por absorción sino también por la denominada dispersión de
Rayleigh. En el fenómeno de dispersión, el fotón involucrado no desaparece
sino que es desviado en su dirección de propagación. La distribución angular
de la radiación dispersada es simétrica, lo que implica que la probabilidad
de que la luz sea dispersada en alguna dirección "hacia arriba" es
equivalente a la de ser dispersada en alguna dirección "hacia
abajo". Para la porción ultravioleta del espectro, la dispersión de
Rayleigh resulta importante hasta el punto de que más del 40% de la
irradiancia de 300nm que llega a la superficie terrestre no proviene
directamente del disco solar -radiación directa- sino del resto del
cielo -radiación difusa-.
En
áreas urbanas se producen concentraciones importantes de gases contaminantes
a nivel de la atmósfera baja, entre ellos: ozono troposférico, dióxido de
azufre y dióxido de nitrógeno, que absorben radiación ultravioleta. El
aumento de concentración de estos gases lleva a una disminución de la
intensidad de radiación ultravioleta en las áreas urbanas, a pesar del
debilitamiento de la capa de ozono estratosférico.
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