Ermittlung der UV-Index-Werte – wissenschaftlicher Hintergrund

Die solare Strahlung ist die dominierende Ursache für die Exposition der Bevölkerung mit ultravioletter Strahlung (UV). In den westlichen Industriestaaten wird ein großer Teil der UV-Belastung durch Freizeit- und durch Urlaubsaktivitäten im Freien verursacht. Da die UV-Exposition der Haut sehr stark vom Verhalten des Menschen abhängt und daher vielfach vermieden werden kann, sind Information und Aufklärung wesentliche Strahlenschutzmaßnahmen. Einer Prognose der biologisch-effektiven UV-Strahlung kommt daher besondere Bedeutung zu. Sie ermöglicht der Bevölkerung, das persönliche Verhalten auf die zu erwartende UV-Intensität abzustimmen. Dies kann als Beitrag für die Gesundheitsvorsorge, vor allem im Hinblick auf eine Reduktion des Auftretens von Hautkrebs gesehen werden.

Kern des Prognosemodell ist ein spektrales (nach Wellenlänge aufgelöst) UV-Strahlungsmodell welches als Eingangsparameter Datum, Zeit und geographische Position sowie die Seehöhe benötigt. Als atmosphärische Eingangsparameter dient die Ozonsäule. Die Bewölkung und der Aerosolgehalt können berücksichtigt werden, ebenso die Reflexion der Umgebung (Albedo) die vor allem in schneebedeckten Gebieten merklich zur Bestrahlungsstärke beträgt. Für die letztgenannten existieren derzeit keine weltweiten Prognosen. Den größten Einfluss von diesen hat die Bewölkung. Aus diesem Grund ist die Abschätzung der Bewölkung durch den Anwender notwendig. Die Bewölkung kann vereinfacht in 4 Kategorien eingeteilt werden: wolkenloser Himmel, leicht bewölkt, stark bewölkt und bedeckt.

Die grundlegenden Ozonwerte stammen aus Satelliten-Messungen der NASA und der NOAA. Die Satelliten liefern täglich ein fast komplettes Bild der Ozonschicht der Erde. Diese Ozonwerte sind Eingangsparameter für die Ozonprognose für die folgenden Tage.

Das Prognosemodell liefert den UV-Index (Internationale Einheit für die Intensität der Sonnenbrand relevanten UV-Strahlung) für ausgewählte Orte (punktgenau) sowie auf einem weltweiten Gitter mit einer Auflösung von mindestens 28 km. Die Topographie der Erde steht mit einer Auflösung von weniger als 1 km zur Verfügung.

Der UV-Index wird über den ganzen Tag berechnet. Die Summe von Sonnenauf- bis Sonnenuntergang ergibt die sogenannte Tagesdosis. Aus dem Tagesverlauf des UV-Index können die notwendigen Lichtschutzfaktoren für die verschiedenen Hauttypen berechnet werden.

Das Prognosemodell wurde 1995 entwickelt und war zu diesem Zeitpunkt die erste Prognose die für den gesamten Globus Daten bereitstellen konnte. Im Laufe der Jahre wurden das Strahlungsmodell, das Ozonprognosemodell und damit die Gesamtprognose ständig weiterentwickelt und verbessert. Die Qualität des Prognosemodells wurde und wird durch Vergleichsmessungen in Afrika, Nord-Amerika, Europa, Australien und der Antarktis erhoben. Die Prognose und ihre Qualität wurden in renommierten wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht.

Quelle: Universität Wien, Abteilung für Molekulare Physiologie und Biophysik

Weiterführende Literatur:

• Schmalwieser et al.: Sensitivity of Erythemally Effective UV Irradiance and Daily Exposure to Uncertainties in Measured Total Ozone. In: Photochemistry and Photobiology, (2007) 83, S. 433–443.
• Schmalwieser et al.: Global Forecast Model to Predict the Daily Dose of the Solar Erythemally Effective UV Radiation. In: Photochemistry and Photobiology, (2005) 81, S. 154–162.
• Schmalwieser et al.: Global validation of a forecast model for irradiance of solar, erythemally effective ultraviolet radiation. In: Optical Engineering, 41 (2002) 12, S. 3040–3050.