浅析东营市紫外线辐射强度观测

摘要介绍了紫外辐射观测仪器及紫外线指数的划分标准,对东营市2008年1～12月紫外线辐射等级日数进行了统计,分析了当地紫外辐射的全年分布及月、日变化特征,并提出其影响因素,为进一步提高紫外线预报准确率提供参考。
关键词紫外线;辐射强度;变化特征;影响因素;山东东营

　　近年来,预防紫外线辐射危害越来越受到关注[1],观测和预报紫外线辐射强度成为气象部门的新业务。东营市气象局于2003年1月开始采用sur-1型紫外线辐射监测仪进行紫外线辐射强度观测。笔者利用2008年1月1日至12月31日的逐日紫外线观测资料,分析东营市太阳紫外线辐射强度和辐射等级的年、月、日变化特征,为进一步提高紫外线预报准确率和服务质量提供参考依据。
　　
　　1紫外辐射观测仪与紫外线指数(uv-index)划分标准
　　
　　1.1紫外辐射观测仪
　　目前我国各大中城市采用的紫外辐射观测仪主要有:上海市气象科学研究所生产的sur-1、sur-2;锦州322所生产的tbq-4-3;eppley公司生产的tuvr;锦州322所、湖北气象科学研究所生产的pc-2;北京师范大学生产的uv-b等几种型号。东营市气象台从2003年1月开始在市区进行紫外辐射的观测和预报工作,所采用的紫外辐射观测仪是由上海市气象科学研究所研制生产的sur-1型太阳紫外辐射计,是一种通带式滤光片式的紫外辐射表,所测辐射强度即为标称谱段280～390nm的辐射强度。宽谱段观测仪采用石英玻璃制造滤光片,仪器的响应是按照测量的紫外辐射范围与人类皮肤红斑反应谱相相一致设计的。这种辐射仪结构比较简单、维护方便,并能通过微机实现自动化监测。
　　1.2紫外线指数划分标准
　　1994年7月世界气象组织召开了紫外线的专家会议,在美国紫外线指数基础上(根据晴空条件下瞬间海平面红斑病辐射量的大小来划分紫外线指数),用中午产生红斑病的辐射量加权后所得到的剂量变量率,制定出了无量纲的指数,规定1个单位紫外线指数相当于2.5w/m2。紫外线指数划分标准如表1所示。
　　
　　2紫外线辐射强度变化特征分析
　　
　　2.1全年各等级分布特征
　　把东营市2008年1月1日至12月31日的逐日紫外线指数和等级作为1个时间段(1个年度)进行统计分析,有实测资料天数共364d。表2为东营市该时间段逐日紫外线等级统计结果。分析其中数据可知,东营市的紫外线等级以4级最多,占50%以上;3级次之,1级最少。具体天数和比例分别为:1级13d,占4%;2级38d,占10%;3级79d,占22%;4级215d,占59%;5级19d,占5%。
　　2.2月变化特征
　　各月出现1级和2级辐射的日数较少,均在10d以下且年变化幅度小。出现3级和4级辐射的日数年变化很大,但两者的年变化则相反;3级辐射日数冬半年(10月至翌年2月)明显多于夏半年(3～9月),其中1月出现3级辐射日数为20d,而春、夏、秋季各月出现3级辐射的日数均不到10d;4级辐射日数夏半年较冬半年显著增多,其中12月至翌年1月共出现4级辐射日数为5d,而3～10月中各月4级辐射日数均超过15d,其中3～9月的4级辐射日数超过20d。5级辐射只出现在5～10月,其中8月最多,为5d。4级以上紫外线辐射日数在冬季(12月至翌年2月)有16d,春季(3～5月)74d,夏季(6～8月)84d,秋季(9～11月)60d(见表2)。

2.3日变化特征
　　分析表明,紫外线辐射强度和辐射强度的日变化均与天空云量多少密切相关。云量少,辐射强度大且辐射强度的日变化幅度较大;云量多,辐射强度弱且日变化幅度小;阴雨天紫外线辐射强度最弱,辐射强度日变化幅度也最小。天空晴朗少云时,各季节紫外线辐射强度等级的日变化均呈平滑的抛物线,紫外线辐射强度最大值出现在12时左右。但辐射强度日最大值的量级随季节变化而变化,冬季最小,只达4级,其他季节均达5级。天空云量较多时(多云天气为主),紫外线辐射强度等级的日变化随天空状况的变化升降不定,但波幅一般不大。冬、春、秋三季日最大辐射强度基本相同,一般为2级左右;夏季因天气多变,日最大辐射强度为2~4级不等。阴雨天气时紫外线辐射强度最小,日变化幅度很小,且各季节日变化基本相同,辐射强度多为1级。
　　
　　3影响紫外线辐射强度的因素
　　
　　选取东营市2008年逐日8时、14时2个时次的总云量、低云量,结合其他气象因素的统计分析,得到以下结论。一是紫外线辐射强度随太阳直射位置的变化而产生较大变化[2,3]。冬季的紫外线辐射强度比夏季的紫外线辐射强度小得多。二是紫外线辐射强度受总云量、低云量影响很大,但影响紫外线辐射强度的因素很多、很复杂[4,5]。在统计中发现,即使是同一季节,同样是总云量、低云量均为0,其太阳总辐射量也存在一定差异。进一步分析发现,当能见度大于15km、相对湿度较小时,紫外线辐射强度较大;反之,当能见度只有几千米,相对湿度较大时,紫外线辐射强度要小一些。因此,紫外线辐射强度与空气污染状况、空气的湿度条件等因素有关。三是紫外线辐射强度与云状也有很大的关系。同样是总云量为10、低云量为0,如果市区上空为卷层云时,紫外线辐射强度大于蔽光高积云时的紫外线辐射强度。四是晴空条件下,紫外线辐射强度在12～14时达到最高值。进一步对8～14时时段内总云量、低云量均为0时的紫外线辐射强度进行统计,发现紫外线辐射强度在12～14时达到最大值的日数占总日数的89%以上。
　　
　　4结语
　　
　　sur-1型太阳紫外辐射计容易受电击等外界因素干扰[6],出现一些非真实性的峰值,在应用、参考实测资料过程中需鉴别剔除。
　　
　　5参考文献
　　
　　[1] 王淑荣,张巍.日光中紫外线辐射与人类健康的关系及其影响因素[j].现代预防医学,2008,35(17):3283-3285.
　　[2] 范伶俐,张羽,周怀博.湛江市地面太阳紫外线辐射观测及分析[j].广东气象,2009,31(3):40-42.
　　[3] 宋莹华,吴君,邰庆国.临沂市紫外线辐射变化特征分析[j].山东气象,2006,26(1):37-38.
　　[4] 李雄.南京市紫外线辐射变化特征及相关因子分析[j].气象科技,2003,31(2):105-108.
　　[5] 吴兑,邓雪娇.环境气象学与特种气象预报[m].北京:气象出版社,2001.
　　[6] 楼丽银.紫外辐射sur-1观测结果分析研究[j].浙江气象,2002,23(3):43-46.