Том 30, номер 07, статья № 11

Аннотация:

Описан метод параметризации поглощения УФ-радиации атмосферным озоном. Предложены параметризации для компьютерного моделирования тропосферных потоков УФ–А- и УФ–Б-радиации, а также модифицированных потоков биологически активной УФ-радиации в медицинских приложениях (для анализа образования витамина D в организме людей и оценок риска эритемы, рака и катаракты). Параметризации дают возможность решать уравнения переноса УФ-радиации всего в одной эффективной спектральной точке для получения интегральных потоков в диапазоне 280–400 нм (с учетом спектральных факторов, характеризующих биологические эффекты). При использовании параметризаций характерные погрешности расчетов потоков в чистой и облачной тропосфере составляют ~ 3–5%. Использование этих параметризаций актуально для быстрых радиационных моделей, например для on-line-моделирования потоков УФ-радиации в медицинских приложениях. Рассмотренный метод может использоваться для повышения точности радиационных блоков моделей общей циркуляции атмосферы, в радиационно-химических моделях и т.п.
 

Ключевые слова:

УФ-радиация, поглощение озоном, радиационные модели, медицинские приложения

Список литературы:

1. Juzeniene A., Brekke P., Dahlback A., Andersson-Engels S., Reichrath J., Moan K., Holick M.F., Grant W., Moan J. Solar radiation and human health // Rep. Prog. Phys. 2011. V. 74, N 6. P. 1–56.
2. Chubarova N., Zhdanova Y., Nezval Y. A new parameterization of the UV irradiance altitude dependence for clear-sky conditions and its application in the on-line UV tool over Northern Eurasia // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16. P. 11867–11881. DOI: 10.5194/acp-16-11867-2016.
3. Sukhodolov T., Rozanov E., Ball W., Bais A., Tourpali K., Shapiro A., Telford P., Smyshlyaev S., Fomin B., Sander R., Bossay S., Bekki S., Marchand M., Chipperfield M., Dhomse S., Haigh J., Peter T., Schmutz W. Evaluation of the simulated photolysis rates and their response to solar irradiance variability // J. Geophys. Res. Atmos. D. 2016. V. 121, N 10. P. 6066–6084.
4. Madronich S., Flocke S. Theoretical estimation of biologically effective UV radiation at the Earth’s // Solar Ultraviolet Radiation–Modeling, Measurements and Effects surface / Ed. by С.S. Zerefos, A.F. Bais. Springer, 1997. V. 52. P. 23–48.
5. Liou K.N. An Introduction to Atmospheric Radiation. V. 84. Boston: Academic Press, 2002. 2nd ed. 583 p.
6. Hess M., Koepke P. Modelling UV irradiance on arbitrary oriented surfaces: Effect of sky obstructions // Atmos. Chem. Phys. 2008. V. 8. P. 3583–3591.
7. Ambartsumian V. The effect of the absorption lines on the radiative equilibrium of the outer layers of the stars // Publ. Obs. Astron. Univ. Leningrad, 1936. V. 6. P. 7–18.
8. Lacis A.A., Oinas V. A description of the correlated k-distribution method for modeling nongray gaseous absorption, thermal emission, and multiple scattering in vertically inhomogeneous atmospheres // J. Geophys. Res. D. 1991. V. 96, N 5. P. 9027–9063.
9. Fomin B.A., Correa M.P. A k-distribution technique for radiative transfer simulation in inhomogeneous atmosphere: 2. FKDM, fast k-distribution model for the shortwave // J. Geophys. Res. D. 2005. V. 110, N 2. DOI: 10.1029/2004JD005163.
10. McClatchey R.A., Fenn R.W., Selby J.E.A., Voltz F.E., Garing J.S. Optical properties of the atmosphere. Air Force Cambridge Research Laboratories, 1971. 108 p.
11. Molina L.T., Molina M.J. Absolute absorption cross sections of ozone in the 185- to 350-nm wavelength range // J. Geophys. Res. D. 1986. V. 91, N 13. P. 14501–14508.
12. Erythema reference action spectrum and standard erythema dose. Joint ISO/CIE Standard. ISO 17166:1999/CIE S007-1998.
13. Sterenborg H.J.C.M., Thomsen C.M., Jacques S.L., Motamedi M. In vivo autofluorescence of an unpigmented melanoma in mice. Correlation of spectroscopic properties to microscopic structure // Melanoma Res. 1995. V. 5, N 4. P. 211–216.
14. Setlow R.B., Grist E., Thompson K., Woodhead A.D. Wavelength effective in induction of malignant melanoma // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993. V. 90, N 14. P. 6666–6670.
15. de Gruijl F.R., Sterenborg H.J., Forbes P.D., Davies R.E., Cole C., Kelfkens G., van Weelden H., Slaper H., van der Leun J.C. Wavelength dependence of skin cancer induction by ultraviolet irradiation of albino hairless mice // Cancer Res. 1993. V. 53, N 1. P. 53–60.
16. Boulion R., Eisman J., Garabedian M., Holick M., Kleinschmidt J., Suda T., Terentskaya I., Webb A. Action spectrum for production of previtamin D₃ in human skin // Technical Report 174. Vienna: CIE, 2006. 16 p.
17. Oriowo O.M., Cullen A.P., Chou B.R., Sivak J.G. Action spectrum and recovery for in vitro UV-induced cataract using whole lenses // Invest. Ophtalmol. Vis. Sci. 2001. V. 42. P. 2596–2602.
18. Daubeny C. On the action of light upon plants, and of plants upon the atmosphere // Phil. Trans. Roy. Soc. Lond. 1836. V. 126. P. 149–175.
19. Fomin B.A., Mazin I.P. Model for an investigation of radiative transfer in cloudy atmosphere // Atmos. Res. 1998. V. 47–48. P. 127–153.