La radiazione solare è un importante fattore naturale in quanto contribuisce a determinare il clima della terra ed ha una significativa influenza su tutto l’ambiente. La radiazione solare include la radiazione ultravioletta (UV), la radiazione visibile (luce), e la radiazione infrarossa (IR). La componente ultravioletta (UV) della radiazione solare gioca un ruolo molto importante in molti processi della biosfera. Per l'uomo, un'esposizione moderata agli UV è ad esempio indispensabile per sintetizzare la vitamina D, ma ad elevati livelli di radiazione UV la capacità di autodifesa di molte specie biologiche può risultare compromessa e gli individui possono risultare seriamente danneggiati. Questo vale anche per l’uomo, che risulta particolarmente sensibile a livello di cute ed occhi. La radiazione Ultravioletta solare La radiazione ultravioletta (UV) è una componente dello spettro elettromagnetico emesso dal sole. Lo spettro della radiazione UV si estende nell'intervallo di lunghezze d'onda che va da 100 a 400 nm che, a sua volta, è diviso in tre bande: UVC (100-280 nm) UVB (280-315 nm) UVA (315-400 nm) La radiazione UV può essere misurata come irradianza – radiazione incidente sull’unità di superficie – espressa in W/m2, o come dose – energia incidente sull’unità di superficie durante un determinato periodo di tempo – espressa in J/m2. Nel passaggio attraverso l'atmosfera, tutta la componente UVC della radiazione solare e circa il 90% di quella UVB sono assorbite dall'ozono, dal vapore acqueo, dall'ossigeno e dall'anidride carbonica. La trasmissione della radiazione UVA, invece, é meno influenzata dall'atmosfera. Quindi, la radiazione UV che raggiunge la superficie terrestre è composta per la maggior parte da raggi UVA e, in piccola parte, da raggi UVB. La radiazione UV-B è nota per essere dannosa biologicamente, mentre quella UV-A è molto meno dannosa, ma è nota per il suo potere abbronzante sulla pelle umana. Fattori che influenzano la radiazione UV Altezza del sole L’elevazione solare è l’angolo tra un piano orizzontale e la direzione dei raggi solari. L’angolo zenitale solare (SZA) è spesso impiegato al posto dell’elevazione solare: è l’angolo fra lo zenith e la direzione dei raggi solari. Per ampie elevazioni solari la radiazione UV è più intensa perché i raggi solari devono compiere un tragitto più breve nell’atmosfera e quindi attraversano una minore quantità di sostanze assorbenti. Poiché la radiazione UV dipende strettamente dall’elevazione solare varierà anche con la latitudine, con la stagione e con l’ora del giorno, ed infatti è più alta ai tropici, in estate e al mezzogiorno. Quindi: Più alto è il sole nel cielo più alto è il livello della radiazione UV. Quindi i livelli di radiazione variano con l'ora del giorno e nel corso dell'anno. All'esterno della fascia tropicale, i livelli più alti si raggiungono quando il sole è al massimo punto di elevazione, all'incirca a metá del giorno (mezzogiorno solare) nei mesi estivi. La latitudine Più si è vicini alle zone equatoriali e più sono alti i livelli della radiazione UV. L'ozono atmosferico L’intensità della radiazione UV-B incidente sulla superficie terrestre dipende fortemente dal contenuto di ozono nell’atmosfera e quindi dallo spessore dello strato di ozono. Un fattore, che descrive la sensibilità dell’intensità della radiazione UV-B alle variazioni dell’ozono totale è il cosiddetto Radiation Amplification Factor (RAF). Per piccole variazioni nello spessore dello strato di ozono il RAF rappresenta la variazione percentuale dell’intensità della radiazione UV-B per una variazione dell’1% nella colonna totale di ozono. Ad esempio per irradianze calcolate in accordo allo spettro di azione del CIE per l’eritema solare il RAF varia fra 1.1 e 1.3 a seconda dell’angolo di elevazione solare e del contenuto in ozono. I livelli di ozono variano nel corso dell'anno e persino durante il giorno. Altitudine Più si sale in quota più l'atmosfera si assottiglia e assorbe meno radiazione UV. Da alcuni rilevamenti emerge come i livelli di radiazione UV aumentano di circa il 6-8% per ogni 1000 metri di incremento dell'altitudine. Diffusione atmosferica La radiazione solare è costituita da una componente diretta e da una diffusa. La radiazione solare viene diffusa dalle molecole di aria, di aerosol e di vapor d’acqua. La componente diretta è costituita dai raggi solari che attraversano direttamente l’atmosfera senza aver subito diffusione ed assorbimento. La componente diffusa è costituita da raggi solari che sono stati sottoposti a diffusione prima di raggiungere la superficie terrestre. La diffusione dipende molto dalla lunghezza d’onda della radiazione. Il cielo sembra azzurro perché la radiazione azzurra è diffusa molto di più rispetto alle altre componenti. La radiazione UV viene diffusa ancora più facilmente e la radiazione UV-B che giunge sulla terra è costituita da componente diretta e diffusa nel rapporto 1:1 (durante giornate serene). Il grado di copertura del cielo La radiazione UV incidente è maggiore se il cielo è sereno. Le nubi generalmente riducono la radiazione UV, ma l’attenuazione dovuta alle nubi dipende sia dallo spessore che dal tipo di nube. Nubi sottili o molto sparse hanno soltanto un piccolo effetto sulla radiazione UV che giunge al suolo. In certe condizioni e per brevi periodi, scarsa presenza di nubi può anche provocare un aumento della radiazione UV rispetto a quella che si avrebbe in condizioni di cielo sereno. In condizioni di foschia la radiazione UV è assorbita e diffusa dal vapor d’acqua e dagli aerosol provocandone una attenuazione. Riflessione della superficie terrestre Parte della radiazione che raggiunge il suolo viene assorbita dalla superficie del suolo ed in parte viene riflessa verso lo spazio. La quantità di radiazione riflessa dipende dalle caratteristiche della superficie terrestre. Molte superfici naturali come prati, suolo nudo ed acqua riflettono meno del 10% della radiazione incidente. La neve fresca, invece, può riflettere fino all’80% della radiazione incidente. Durante la primavera, in giornate di cielo sereno la riflessione della neve può far salire i valori di radiazione UV, su superfici inclinate, fino a valori estivi. Questo è molto importante ad alte altitudini e ad elevate latitudini. La sabbia può riflettere fino al 25% circa della radiazione incidente e può incrementare l’esposizione alla radiazione UV sulle spiagge. Circa il 95 % della radiazione UV penetra nell’acqua e circa il 50% arriva alla profondità di 3m (in acqua limpida). Definizione dell’Indice UV La necessità di informare il pubblico sulla radiazione UV ed sui possibili effetti dannosi, hanno indotto la comunità scientifica a definire un parametro utile per fornire indicazioni sull’esposizione alla radiazione UV: l'“Indice UV”. Esso è stato determinato in relazione al ben noto eritema solare della pelle che si genera come reazione alle esposizioni prolungate alla radiazione solare. L’Indice UV è stato definito e standardizzato sotto la supervisione di molte istituzioni internazionali stata standardizzata e pubblicata dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO), dall’Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO), dal Programma Ambiente delle Nazioni Unite (UNEP) e dalla Commissione Nazionale sulle Radiazioni Non-Ionizzanti (ICNIRP). L'Indice UV può assumere valori da 0 a 12; valori crescenti di indice esprimono crescenti rischi derivanti dall'esposizione solare. A titolo di esempio, alle nostre latitudini, con cielo sereno, l'Indice UV può assumere valori di 1-3 (mesi invernali), 4-6 (mesi primaverili ed autunnali), fino a 7-9 (mesi estivi); tali valori si riducono in caso di cielo non sereno. Basso Moderato Alto Molto alto Estremo Previsione dell'indice UV L’Indice UV è attualmente di ampio utilizzo in molti bollettini meteorologici. I metodi di previsione variano da semplici metodi statistici, utilizzati per aree locali, fino a più complicati metodi a scala globale con tempi di previsione da poche ore a molti giorni, sia per condizioni di cielo sereno che per qualsiasi altra condizione. La previsione fornita dal LaMMA è ottenuta utilizzando dati di base (risoluzione 0.50° Lat. e 0.75 Lon.) del DWD (Deutscher Wetterdienst, Germany) rielaborati utilizzando l'orografia ad 1 km (per tener conto del gradiente verticale della radiazione UV) e la nuvolosità ottenuta dal modello RAMS (risoluzione 8 km).