Datos experimentales de índice de riesgo solar medidos en Arica, Norte de Chile durante el año 2002

Transcripción

1 Datos experimentales de índice de riesgo solar medidos en Arica, Norte de Chile durante el año 2002 Miguel Rivas 1,2, Elisa Rojas 1, Juan Cortes 3, Elisa Santander 3, Ricardo Fuentes 4 1 Laboratorio de Radiación Solar Ultravioleta, Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de Tarapacá, Casilla 7-D, Arica, Chile. 2 Centro de Investigación del Hombre en el Desierto, Universidad de Tarapacá, Avenida General Velásquez 1775, Arica, Chile. 3 Laboratorio de Radiación Solar Ultravioleta, Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Tarapacá, Casilla 7-D, Arica, Chile. 4 Departamento de Mecánica, Facultad de Ingeniería, universidad de Tarapacá, Casilla 6-D, Arica, Chile. Resumen Para cuantificar el riesgo solar de una región determinada se puede calcular el Índice Solar Ultravioleta (ISUV) el cual es un índice que va entre muy bajo (0-2.9), hasta extremo (14-o más). Este índice es un número que la población puede interpretar de manera simple para indicar el riesgo de daño eritémico al cual la persona se encuentra expuesta lo que permite educar en forma más simple respecto a medidas de prevención que se pueden tomar. En este trabajo se presentan cálculos de Índice Solar Ultravioleta (ISU), obtenidos a partir de datos de irradiancia eritémica medidas a plano horizontal en Arica, Chile (18.47º S, W, 23 m s.n.m.), durante el período Febrero-Septiembre Las mediciones se realizaron con un instrumento Solar Light-501, el que mide irradiancia en (med/h) lo que se transforma en (W/m 2 ) de dónde se puede calcular el ISUV multiplicando esta última cantidad por 40. Los resultados obtenidos en forma experimental indican altos valores de ISUV en la ciudad de Arica, para ángulos zenitales pequeños, cerca del mediodía solar, con valores alto (7-9.9) y muy alto ( ) la mayor parte del año. Las razones principales por las cuales se registran estos altos índices a lo largo del año son debido a la ubicación semitropical de esta ciudad lo que hace que normalmente se reciban altos niveles de irradiancia UVB a cielo despejado durante más de seis meses consecutivos, junto con la marcada estabilidad climática y casi nula vegetación factores que ocasionan elevadas dosis diarias de irradiancia UV a la cual se encuentra expuesta normalmente la población a la cual es necesario alertar sobre la necesidad de prevenir daños por sobre-exposición al sol en esta región. 11

2 I. Introducción La radiación solar ultravioleta (UV), en los rangos ultravioleta B (UVB), nm y ultravioleta A (UVA), nm, tiene múltiples implicancias para la vida en nuestro planeta, ya que en dosis apropiadas sus efectos son favorables para ciertos procesos biológicos, pero en dosis excesivas y acumulativas sus consecuencias pueden ser muy perjudiciales para los seres vivos (Tevini, 1993; Jagger, 1985). Junto con los aerosoles atmosféricos y la nubosidad, la atenuación de la radiación solar UVB sobre un lugar determinado está fuertemente relacionada con el espesor de la columna vertical de capa de ozono, la cual en su mayoría corresponde a ozono estratosférico. Por otra parte es un hecho conocido que a partir de la década de los 80, la capa de ozono presenta un progresivo deterioro (WMO, 1999; 1995; Bojkov y Fioletov, 1995; Herman et al., 1991), que se acentúa desde el Ecuador hacia los polos y, si bien en la región tropical muestra las menores tendencias y dependencia estacional, el valor de columna total en esta región es relativamente bajo durante todo el año (Herman et al., 1993; Piacentini, 1992). Sumado a los pequeños ángulos zenitales que alcanza el Sol cada día a mediodía solar, implica elevados niveles de radiación UV. El Índice (ISUV) se obtiene multiplicando el valor de la irradiancia eritémica en W/m 2 por un factor 40 por convención (ver por ejemplo WMO, 1994), resultando valores de fácil referencia. La tabla 1 muestra la relación entre el ISUV y la Calificación del Riesgo Solar, según el código empleado por la Environmental Protection Agency (EPA)/USA, modificada para tener en cuenta los valores extremos, iguales o mayores a 14, que se dan normalmente en primavera-verano en regiones de altura o intertropicales. Tabla 1. Relación entre el Índice Solar UV y la calificación del riesgo de exposición al Sol. ISUV CALIFICACIÓN DEL RIESGO SOLAR Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy Alto 14 o más Extremo Arica, en la zona tropical del norte de Chile, presenta un microclima de características singulares, con condiciones meteorológicas notablemente estables durante todo el año: temperaturas primaverales, ausencia casi absoluta de precipitación, régimen previsible de vientos, alto porcentaje del día despejado y alta reflectividad media del suelo, compuesto principalmente por arcilla muy clara. El Grupo de Radiación Solar UV de la Universidad de Tarapacá, en colaboración con otros grupos de investigación, intensificó en los años recientes los estudios del espesor de la capa de ozono y los niveles de irradiancia solar UV en la región (Rivas et al., 1996a; Rivas et al., 12

3 1996b; Rivas et al., 1997). En este trabajo se presenta el análisis de mediciones de Índice Solar UV (ISUV) a plano horizontal, a mediodía solar, basados en mediciones de irradiancia eritémica realizados durante el período Febrero-Septiembre II. Mediciones El instrumento utilizado es un Biómetro Solar Light 501, este es un instrumento de banda ancha. El sensor del detector es una combinación de filtros de absorción, fósforo y diodo de G a A s P. La base del sensor se encuentra estabilizada en temperatura, lo cual es muy importante ya que instrumentos que no consideran este efecto pueden cometer errores de hasta 0.8%/Cº. Las mediciones del instrumento corresponden directamente a irradiancia eritémica, es decir, según el espectro de acción de la piel definido por McKinlay-Diffey (1987), que se representa en la figura 1. 1 Respuesta Espectral Eritémica 0,1 0,01 1E-3 1E-4 1E Longitud de Onda [nm] Fig. 1. Funciones respuesta espectral de la piel empleada por convención (McKinlay y Diffey, 1987). 13

4 III. Resultados En la figura 2 se muestran mediciones experimentales obtenidas con el instrumento Solar Light 501 en Arica, los datos que se muestran corresponden al 15/03/2002 y la simetría de la curva revela un día con ausencia de nubosidad. 0,40 0,35 Irradiancia Eritémica [W/m 2 ] 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Hora Local Fig. 2. Mediciones del instrumento Solar Light 501 en Arica durante el día 15/03/2002, seleccionado por no presentar nubosidad. La figura 3 presenta las mediciones de irradiancia eritémica en Arica durante el período Febrero-Septiembre 2002 a mediodía solar, sin distinción de nubosidad Indice UV Día Juliano Fig. 3. (ISUV) diario en Arica a mediodía solar, considerando Nubosidad entre Febrero y Septiembre

5 Dada la ubicación intertropical del lugar, el Sol pasa dos veces por el zenit durante el verano, con lo cual el período de altos niveles de radiación se extiende ampliamente. Registros del orden de (ISUV) = 12 se dan durante los máximos de fin de primavera y principios de verano a latitudes mayores como Rosario (32.96 S, W, 25 m s.n.m.) (Luccini et. al, 1998) y son considerados de alto riesgo por sobre-exposición al Sol en horas próximas al mediodía solar. En tanto, en Arica en la Tabla 2 se observan valores iguales o superiores a (ISUV) = 12 a mediodía solar durante la mayor parte de primavera y verano. Del mismo modo, se observan calificaciones de riesgo solar Alto y Muy Alto durante 10 meses del año. Los valores de invierno, próximos a (ISUV) = 6, son asimismo considerables. MES ISUV PROMEDIO MENSUAL FEBRERO 12.6 ± 1.2 Muy Alto MARZO 11.8 ± 1.7 Muy Alto ABRIL 8.8 ± 1.8 Alto MAYO 7.0 ± 0.8 Alto JUNIO 5.4 ± 0.9 Moderado JULIO 5.2 ± 1.2 Moderado AGOSTO 7.1 ± 1.4 Alto SEPTIEMBRE 10.2 ± 1.0 Muy Alto CALIFICACION DEL RIESGO SOLAR Tabla 2. Valores promedio mensuales de (ISUV) y desviación estándar para valores de irradiancia cercanos al mediodía solar. De acuerdo con esta convención, en la figura 3 se distinguen los valores de (ISUV) que alcanzan los registros de irradiancia eritémica durante el año en la región de Arica. Se observa que, a cielo despejado, aún los valores de invierno son elevados y se ubican, entre los meses de Junio y Julio, en rango Moderado. El resto del año atraviesa los rangos Alto, Muy Alto e incluso Extremo entre principios de Noviembre y fin de Febrero, alertando sobre la necesidad de prevenir de la sobre-exposición al Sol desde temprana edad a los habitantes del lugar, en particular el número significativo de personas que trabajan al aire libre, y de extender estas recomendaciones a la importante afluencia turística que se mantiene durante la mayor parte del año. 15

6 IV. Conclusiones En este trabajo se han presentado los datos obtenidos de (ISUV) obtenidos en forma experimental a mediodía solar en Arica, norte de Chile, obtenidas por conversión de las mediciones de irradiancia solar UVB de un instrumento Solar Light 501. Se calcularon para todo el período los valores medios mensuales y las respectivas desviaciones estándar. Se observan niveles altos y muy altos de ISUV durante gran parte del año, producto de la ubicación tropical y de las condiciones climáticas particulares del lugar, con alto porcentaje del día despejado. En particular, de los nueve meses de los cuales se presentan datos, se observan registros superiores o iguales a ISUV = 7 (Alto) durante de 7 meses, también durante tres meses se observan un valor medio de ISUV mayor que 9.9, lo cual corresponde a una calificación Muy Alto. Dados los altos registros de radiación solar UV durante la mayor parte del año a los que se ven expuestos los habitantes del lugar, y la concurrencia turística de personas habitualmente no adaptadas a niveles elevados de radiación, se incrementa la necesidad de concientizar a la población de los riesgos por sobre-exposición al Sol y de las medidas preventivas mediante la apropiada difusión, de la cual hay ya programas en marcha. En un futuro próximo se completará el análisis del período de mediciones Septiembre 2002-Septiembre Agradecimientos Agradecemos especialmente el financiamiento otorgado al proyecto 4723/2002 por la Dirección de Investigación y Postgrado Universidad de Tarapacá, Arica, Chile y la colaboración prestada por el asistente técnico de nuestro Grupo Sr. Luís Yañez en el manejo de datos computacionales. Referencias Bojkov R.D. y Fioletov V.E. (1995) Estimating the global ozone characteristics during the last 30 years. Journal of Geophysical Research Herman J.R., McPeters R., Stolarski R., Larko D. y Hudson R. (1991) Global Average Ozone Change from November 1978 to May Journal of Geophysical Research Herman J.R., McPeters R. y Larko D. (1993) Ozone depletion at Northern and Southern Latitudes derived from January 1979 to November 1991 Total Ozone Mapping Spectrometer. Journal of Geophysical Research Jagger J. (1985) "Solar UV actions on living cells". Praeger, New York, EUA. Luccini E., Abalone R. y Piacentini R.D. (1998) Análisis comparativo de dosis eritémicas solares incidentes sobre Pilar (Córdoba) y Rosario a través de mediciones y modelos matemáticos. Energías Renovables y Medio Ambiente Luccini E., Cede A. y Piacentini R.D. (1999) Campaña de calibración de biómetros del la red del Servicio Meteorológico Nacional de Argentina. Primeros resultados. Energías Renovables y Medio Ambiente Mc Kinlay A.C. y Diffey B.L. (1987) A reference action spectrum for ultraviolet 16

7 induced erythema in human skin. CIE Journal Piacentini R.D. (1992). Comportamiento espacio-temporal de la capa de ozono para latitudes bajas e intermedias (50 N, 50 S). Congreso de la Asociación de Geofísicos y Geodestas, Buenos Aires, Argentina. Rivas M., Rojas E. y Da Silva L. (1996a) Ozone ground based measurement in Arica, northern of Chile. Actas XVIII Quadrennial Ozone Symposium, L' Aquila, Italia. Rivas M., Rojas E., Piacentini R.D. y Da Silva L. (1996b). Estudio experimental del comportamiento de la radiación solar ultravioleta en el norte de Chile. IV Congreso Internacional de Ciencias de la Tierra, Santiago, Chile. Rivas M., Rojas E., Piacentini R.D., Luccini E. y Herman J. (1997) Dosis eritémicas solares medidas en el norte de Chile en el solsticio de verano de Energías Renovables y Medio Ambiente Tevini M., (Editor). (1993) UV-B radiation and ozone depletion. Effects on humans, animals, plants, microorganisms and materials. Lewis Publishers, Boca Ratón, Florida, EUA. WMO (1994). "Report of the WMO meeting of experts on UV-B measurements, data quality and standardization of UV indices". Report Nº 95. WMO (1995) Scientific asessment of ozone depletion: World Meteorological Organization, Global Ozone Research and Monitoring Project. Report Nº 37. WMO (1999) Scientific asessment of ozone depletion: World Meteorological Organization, Global Ozone Research and Monitoring Project. Report Nº