峰紫外线

对于某些生物过程，达到峰值紫外线强度可能比平均值更重要，虽然我们不能确定进化压力，但在地球早期的历史中，紫外线强度可能比现在大得多(Björn和McKenzie, 2007)。然而，从我们目前的角度来看，过去和未来几十年的紫外线变化更有意义。在这些时间尺度上，紫外线峰值很可能已经出现，因为预计臭氧将在整个21世纪持续恢复(WMO, 2007年)。

2.4.1峰值紫外线指数

在这里，我们研究了峰值紫外线的地理分布。图2.3 (Liley和McKenzie, 2006)显示了根据美国宇航局总臭氧监测光谱仪(TOMS) 20多年的测量结果计算出的UVI峰值。

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图2.2根据OMI测量得到的2005年6月(上面板)和2005年12月(下面板)平均云校正红斑日剂量的全球分布(单位:kJ m2 /天)。这些表面紫外辐照度图片由气象研究所的Aapo Tanskanen提供。OMI是KNMI、NASA和FMI的共同努力，由NIVR/荷兰管理。无阴影(白色)区域是那些没有紫外线数据覆盖的区域

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图2.2根据OMI测量得到的2005年6月(上面板)和2005年12月(下面板)平均云校正红斑日剂量的全球分布(单位:kJ m2 /天)。这些表面紫外线辐射图像由气象研究所的Aapo Tanskanen提供。OMI是KNMI、NASA和FMI的共同努力，由NIVR/荷兰管理。无阴影(白色)区域是那些没有紫外线数据覆盖的卫星携带仪器。一般来说，UVI峰值值从赤道到极点递减。然而，在中纬度地区，甚至在高纬度地区，峰值可以接近热带地区的峰值。在高海拔地区，紫外线剂量也可能格外高高原地区在南美洲，UVI在2月份可以达到25，那时正午太阳的温度大约是25

图2.3基于20年TOMS卫星数据的全球UVI峰值值

开销(莉莉和麦肯齐，2006)。这座山峰位于秘鲁库斯科(Cuzco)附近(南纬13.5°，西经72°，海拔约3300米)，库斯科是古代崇拜太阳的印加文明的首都。在包括拉巴斯市(人口约100万)在内的一些地区，每年有三分之二的时间达到所谓的“极端”UVI值(UVI > 10) (F. Zaratti，个人交流，2006)。

这些全球峰值UVI值比未受污染的中纬度、低海拔地点(如新西兰兰黛(45°S))高出近两倍。尽管从全球意义上看，那里的强度并不极端，但它们比北半球相应纬度高出约40%，更容易让人联想到靠近赤道5°纬度和海拔2000米的地区(图2.4)。造成这些差异的原因是:(1)地球绕太阳轨道的相位(一月最近，七月最远)，(2)夏季臭氧含量较低南半球夏季(3)南半球的污染普遍较低。

冬季的总体差异要小得多，因此在南半球UVEry的夏季和冬季对比也更加明显。紫外线辐射的这些巨大的季节性变化对人类健康具有重要意义。夏季高紫外线照射会导致皮肤癌，而冬季低紫外线照射会导致与维生素D缺乏有关的疾病。例如，在新西兰，皮肤癌的发病率是世界上最高的，但很大一部分人在冬季缺乏维生素D (Livesey et al.， 2007)。由夏季高紫外线引起的皮肤晒黑

图2.4上面板:45°S (Lauder, nz标签的NZ01)的峰值紫外线与北美相同纬度站点的比较。北美的高海拔地区，通常海拔较低纬度,标记(CO11, CO01, UT01)。下面板:选定的站点，这是美国农业部紫外线网络站点的一个子集，由科罗拉多大学维护。兰黛遗址显示在新西兰的倒立地图上，它叠加在北美相应的纬度范围上

图2.4上面板:45°S (Lauder, nz标签的NZ01)的峰值紫外线与北美相同纬度站点的比较。北美的高海拔站点，往往在低纬度，被标记为(CO11, CO01, UT01)。下面板:选定的站点，这是美国农业部紫外线网络站点的一个子集，由科罗拉多大学维护。在新西兰的倒转地图上显示的是兰黛地区，它叠加在北美相应纬度范围的辐照度上，这可能会进一步加剧冬季问题，因为在阳光照射下增加的色素沉着会阻止紫外线穿透皮肤，从而抑制维生素d的产生。其他因素，如皮肤类型和生活方式的选择，反过来又受到环境温度等参数的影响。也是新西兰皮肤癌高发的原因之一。

2.4.2紫外线日峰值剂量

与UVI峰值不同的是，由卫星数据得出的每日紫外线峰值剂量也取决于白天的长短和云的模式。这些峰值紫外线剂量的精确地理位置取决于时间平均周期和有关的光谱加权函数。表2.1列出几个不同组别的月平均每日紫外线剂量峰值及其位置加权函数．在所有情况下，峰值出现在的高原区域上，虽然对于这些月均值，峰值出现在一个略更高的纬度-其中夏季日长大于瞬时UVI峰值，如图2.3所示。UVI峰值出现在2月/ 3月期间(接近太阳直射的时期)，月均值峰值出现在接近夏至的时候。每日的剂量erythemally加权在无云的日子里，紫外线可超过12千j米(或120 SED(标准红斑剂量))(Lee-Taylor和Madronich, 2007年)，这相当于白皮肤个体的~50 MED(最小红斑剂量)。对于所列的所有权重，峰值出现在1月份，通常在南纬22.5°S。就不依赖于臭氧的UVA辐射而言，峰值出现在较高的纬度。12月的峰值仅略低于1月，均发生在南纬5°附近。

表2.1全球紫外线剂量峰值，根据每月值计算，包括云层的影响，在每种情况下，云层使晴空值减少10%±1%。所有的山峰都在安第斯山脉的阿塔卡马沙漠(高达5000米)，靠近智利、玻利维亚和阿根廷的边界。所有这些都位于库斯科以南，2月份UVI峰值出现在那里。对于被雪覆盖的表面，剂量大约高出35%。对于另一种定义的中波紫外线(280nm - 320nm)，峰值剂量大约增加了2倍(每天137 jm2)。数据提取自20年的气候学(Lee-Taylor and Madronich, 2007)

表2.1全球紫外线剂量峰值，根据每月值计算，包括云层的影响，在每种情况下，云层使晴空值减少10%±1%。所有的山峰都在安第斯山脉的阿塔卡马沙漠(高达5000米)，靠近智利、玻利维亚和阿根廷的边界。所有这些都位于库斯科以南，2月份UVI峰值出现在那里。对于被雪覆盖的表面，剂量大约高出35%。对于另一种定义的中波紫外线(280nm - 320nm)，峰值剂量大约增加了2倍(每天137 jm2)。数据提取自20年的气候学(Lee-Taylor and Madronich, 2007)

权重	月	最大价值(kJm 2天’)	纬度(°S)	经度(°W)
红斑	01 12	11.8 - 10.5	22.5 - 25.5	66.9 - 68.1
维生素D	01 12	21.3 - 19.0	22.5 - 25.5	66.9 - 68.1
非黑色素瘤皮肤癌(NMSC)	01 12	23.4 - 21.0	22.5 - 25.5	66.9 - 68.1
UVA (315 nm - 400 nm)	01 12	2220 2060	26.5 - 25.5	68.1 - 69.4
中波紫外线(280nm - 315nm)	01 12	74.0 - 67.2	22.5 - 25.5	66.9 - 68.1

在春季南极臭氧空洞的后期，当太阳高度较高且昼长较长时，南部高纬度地区的日紫外线剂量可达到与圣地亚哥等中低纬度地区相当的值(Kerr等人，2003年;Bernhard et al.， 2008)。

继续阅读:红斑加权函数与维生素D的比较

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