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夏日防晒,你准备好了吗?
2019-07-01 15:50:30 来源: 中国气象报
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炎热夏季需注意防晒并及时补充水分。图片来源:中国气象图片网

  夏日已至,作为主角之一的高温盛装登场,从南到北影响全国多地。说到高温,就不得不提到防晒,二者似乎相生相伴。当下,防晒已不仅仅是简单的美与白的问题,而是关系到人们身体健康的重要因素。

  那么,防晒到底要防什么?紫外线的影响有多大?影响紫外辐射的因子有哪些?防晒的天然“帮手”臭氧层有什么特点?紫外线指数又是什么?本期科普看台一一解读。

  本文专家顾问:

  魏科 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心副主任

  田华 中国气象局公共气象服务中心气象服务首席

  防晒,到底防的是啥?

  太阳辐射是地球最重要的能量来源,地球大气系统的辐射收支对大气和海洋的热力及环流状况起着决定性作用,塑造了地球气候的主要特征,到达地面的太阳辐射量是影响气候和环境最重要的物理量之一。地球大气上层某一点的太阳辐射中长期变化非常小,而到达地面的太阳辐射量的变化则较大,造成这种差别的原因是大气对太阳辐射的吸收和散射不同,其与大气成分、云量、大气中水汽含量以及大气悬浮物含量等的变化密切相关。

  紫外辐射是太阳辐射中的一个特殊波段,其能量在太阳辐射能中只占很小的比例,但因其独特的作用引起人们的注意。人们常说的防晒,其实就是防的太阳辐射中的紫外辐射。紫外辐射不但对农作物有重要影响,而且对于人类生存也会构成威胁,其可导致皮肤癌、白内障等疾病的发生,破坏人类免疫系统,可直接或间接危害人类身体健康。

  “太阳光包含了极为宽广的连续光谱,是多种不同波长的电磁光的混合,其中99.9%的能量集中在可见光、红外线和紫外线的波段区域。可见光是人们肉眼可以看见的部分,它不是防晒的重点。紫外线和红外线是肉眼不可见的部分,紫外线对生命存在严重威胁。紫外线波长范围从100纳米到400纳米,可以根据其波长范围分为三个波段:长波紫外线A(UVA)、中波紫外线B(UVB)和短波紫外线C(UVC),波长越短,对生命的威胁和伤害越大。”魏科说。

  在UVC的长期照射下,基本上没有任何生命可以存活,常用的紫外线杀菌灯发出的就是UVC,因此在用紫外线杀菌灯时,人们一定要远离,过量辐射容易引起皮肤灼伤,严重的会导致视力下降、发烧、掉发,甚至死亡。

  UVB也被称作红斑效应紫外线,长时间照射于皮肤表层会引起皮肤发红、晒伤、掉皮,诱发炎症,造成皮肤细胞损伤,其是引起黑色素瘤和白内障的主要因子。

  UVA穿透表皮的能力比UVB强,其可以到达皮肤真皮层,甚至皮下组织层,是引起皮肤晒黑、老化和起皱纹的主要辐射,因此UVA也被称作黑斑效应紫外线。以前,人们普遍认为UVA照射不会引起长期效应,最近,科学家认识到UVA可能会在皮肤基底层引起角质细胞损伤,对皮肤癌的发展也有促进作用,有助于扩大UVB的影响,也是触发皮肤癌的因子。

  紫外辐射的影响具有累积效应,即皮肤的损伤和老化并不会随着症状的消失而恢复,会在皮肤基底层产生影响。“小朋友皮肤细嫩,皮肤损伤和老化有时候并不明显,然而随着年龄增大,成年后的皮肤会呈现出来。如果发现自己的皮肤老化比较快,容易出现各种皮肤问题,那么很有可能是小时候晒得比较厉害。”魏科说。

  影响紫外辐射的因子有哪些?

  太阳总辐射——

  早晚太阳高度较低时,波长较短的紫外辐射因其透射能力较弱而受到较大的削弱。但到了中午时分,紫外辐射强度和总辐射强度都有所增大。当受到云量等外界条件影响时,紫外辐射在总辐射中所占比例可随外界条件的影响而发生较大变化。其中,紫外辐射比例在云量较小时变化不明显,但云量大于七成以上时,其比例则有明显的随云量增加而增大的趋势,当云量大于八成以上时,总辐射会受到强烈削弱,但此时由于云量的增加使本地区的总辐射大为减弱,而紫外线波段减弱则相对较小,所以,紫外辐射在总辐射中所占比例反而上升。

  太阳高度角——

  由于太阳高度角的变化,紫外辐射也有日变化和年变化之分。在北半球中纬度地区,一年中太阳高度角夏季大于冬季;一日中,太阳高度角正午大于早晚,紫外辐射在夜间为零,天亮后随着太阳高度角的变化逐渐增加,正午达到最大,午后又逐渐减小,晴天的时候,紫外辐射中午大,早晚小。

  海拔高度——

  随着海拔升高,空气变得稀薄,透明度高,对紫外辐射的散射和吸收相对较少,因此紫外辐射到达地面的辐射量变大,其占总辐射的比例也表现出随高度增加而加速增长的趋势。研究显示,在1800米海拔高度差内,辐射量变化不明显,在海拔高度更高时,辐射量影响作用明显,并且越来越大。青藏高原始终是中国紫外辐射的高值区就是一个很好的例证。

  上述这些因素直接影响紫外辐射的多少。而从地域上分析我国紫外辐射的变化趋势,魏科说:“我国紫外辐射基本是从东向西增加,西半部地区由北向南增加,东半部地区则以长江流域南部为最小,向南向北增加,华南地区为最大,华北地区次之,到东北地区又随着纬度增加而减小。”

  臭氧层,防晒的好“帮手”

  紫外辐射这个“敌人”过于强大,只靠人类的努力可能难以招架。幸亏人类还有一个十分可靠的“队友”——地球大气。

  “在我们头顶有一个时刻存在的巨大保护伞——臭氧层。”魏科说,它的存在,使得最致命的短波紫外线UVC被完全阻挡在外。此外,臭氧层吸收了至少90%以上的UVB和大概50%的UVA,因此才给地球生命创造了必备的安全条件。

  臭氧层的存在历史并不长,只有6亿年,它的形成是5.4亿年前发生寒武纪生命大爆炸的基础。在此之前,地球表面环境条件十分恶劣,仅有少数种类的生物生活在深海中。

  魏科介绍,臭氧层分布于10公里到50公里的大气层内,其总量有很规则的季节变化。地面站和卫星观测给出的南北半球臭氧总量随季节的变化趋势表明,南半球臭氧总量变化的幅度比北半球要小。臭氧总量的最大值出现在两个半球的春季,最小值出现在秋季。卫星观测的不同纬度地区臭氧垂直分布的变化规律显示,臭氧最大浓度位于20公里左右,低纬地区出现在25公里以上,向两极臭氧最大浓度的高度下降,在极区下降到10公里左右,这同臭氧探空仪的观测结果基本一致。

  20世纪50年代末到70年代,科学家发现臭氧浓度有下降趋势。1985年,英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭氧层出现空洞。臭氧浓度减少,使得太阳对地球表面的紫外辐射量增加,对生态环境造成破坏,影响人类和其他生物有机体的正常生存,引起了世界各国的极大关注。

  “其实,臭氧对气候也有影响,臭氧层的存在直接影响平流层的温度结构,因而臭氧层对维持全球长期气候稳定和现有的生存环境,都有十分重要的意义。”魏科补充说。

  研究发现,工业革命以来,人类活动排放的氟利昂等物质造成了臭氧损耗和臭氧空洞。但在情况恶化前,全球各国共同签署了《蒙特利尔议定书》及其相关协议,经过30多年的共同努力,目前臭氧层已经处于“触底反弹”的恢复阶段。

  紫外线指数,你了解多少?

  1994年7月,世界气象组织制定了国际统一的紫外线指数表示形式。2002年世界卫生组织、世界气象组织、联合国环境规划署和国际非电离辐射防护委员会联合制定了《全球太阳紫外线指数:实践指南》,对紫外线指数、紫外线的影响因素、紫外线对人体的影响以及紫外线防御措施等进行详细介绍,许多国家采用该实践指南开展紫外线指数预报工作。

  为了全面对接《全球太阳紫外线指数:实践指南》,促进我国紫外线预报科学开展,中国气象局组织制定了中华人民共和国国家标准《紫外线指数预报方法》,规定了基于云量、天气现象、地表反照率订正地面紫外线辐照度的紫外线指数预报方法。

  田华介绍,《紫外线指数预报方法》于2018年9月17日发布,并于今年4月1日实施,为开展紫外线预报服务工作提供了科学依据。该标准明确了紫外线指数定义,即地表太阳紫外线辐射的红斑有效辐照度水准的量化指标。其可以用来衡量某地日照最强时刻的紫外辐射对人体皮肤、眼睛等组织和器官的可能损伤程度。紫外线指数越大,对人体的损伤程度越重。

  “根据我们的预报经验,紫外辐射具有明显的季节变化,春季至夏季紫外辐射强度逐渐增大,8月达到最大,秋季和冬季依次减小,12月达到最小。可以看出,紫外辐射强度在夏季最强,冬季最弱。在晴空条件下,我国青藏高原地区、华南南部地区、西北地区紫外线强烈,上述地区中的新疆、内蒙古、青海、西藏、云南、海南等省(自治区)的人们更需要做好防晒措施。”田华说。(记者宛霞 通讯员周春江)

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