UVインデックスの時系列推移

UVインデックス の時系列推移を確認します。

データ出所は気象庁、対象は 2005年01月から2024年07月 までの 月次UVインデックス、対象観測所は つくば と 昭和基地 です。

なお、以降の用語の定義等は全て
https://www.data.jma.go.jp/env/uvhp/3-50uvindex_manual.html を引用参照しています(以降「UVインデックス資料」)。

始めに UVインデックスや紫外線等に関する用語や定義等 を UVインデックス資料 を引用参照して以下に列記します。

1. 紫外線 は波長により、A領域(UV-A:波長315nm-400nm)、B領域(UV-B:波長280nm-315nm)、C領域(UV-C:波長100nm-280nm) に分けられる。
2. Figure 1 の上図の細線は大気に入る前の 紫外線強度。大気中を進む間に、成層圏オゾンによる吸収や空気分子、エローゾルによる散乱などを受けてしだいに減衰し、地上では同図太線で示される強度になる。
3. UV-B が短い波長ほど大きく減衰するのはオゾンによる吸収に起因する。
4. さらに短い波長の UV-C は酸素やオゾンに完全に吸収され、地上では全く観測されない。
5. 紫外線 の人体への影響度は波長により異なるため、人体に及ぼす影響を示す視点で 紫外線 の強さを表す指標が UVインデックス。
6. CIE作用スペクトル(\(S_{er}\).波長毎の人体への相対影響度.式2) を地上で観測される 波長毎の紫外線強度(\(E_{\lambda}\).単位は mW/(㎡・nm)) に乗じた結果が、Figure 1 の下図で示す人体への影響度の視点で見た波長毎の強度。
7. 人体への総合的な影響度はこの強度を 250nmから400nm に渡って積分することで求められる。
8. 地上での290nm以下の 紫外線 は実質的にゼロと見なせるため、290nmから400nm に渡る積分で十分である。
9. 積分の結果は 紅斑紫外線量(\(I_{CIE}\).CIE紫外線量.単位はmW/㎡.式1) と呼ばれるが、ここで 紅斑紫外線 とは、皮膚に赤い日焼けを生じさせる 紫外線 のこと。
10. 紅斑紫外線量 を日常生活で使いやすい簡単な数値とするために 25mW/㎡ で除して(紅斑紫外線量 の単位がW/㎡の時には40を掛けて)指標化した結果が UVインデックス(\(I_{UV}\).式3)。
11. 月次UVインデックス は 日最大UVインデックス(観測値) の 月平均値。

\[\begin{eqnarray} I_{CIE}&=&\displaystyle\int_{250\,nm}^{400\,nm}E_{\lambda}\cdot S_{er}\,d\lambda\tag{1}\\\\ S_{er}& =& \begin{cases} 1 & ( 250\,nm < \lambda < 298 \,nm ) \\ 10^{0.094(298-\lambda)} & (298\,nm\leq \lambda \leq 328\,nm )\tag{2}\\ 10^{0.015(139-\lambda)} & (328\,nm< \lambda < 400\,nm ) \end{cases}\\\\ I_{UV} &= &I_{CIE}/25\tag{3} \end{eqnarray}\]

【上図】波長別の紫外線強度。細線:大気外／太線:地表、【中図】CIE作用スペクトル、【下図】波長別紅斑紫外線強度

それでは最初に つくば の UVインデックス の時系列推移を確認します(Figure 2)。

なお、つくば観測所(Figure 7)、昭和基地観測所(Figure 8) の観測地点はぞれぞれの地図のマーカーの地点です。マーカーをクリックしますと、緯度、経度、標高 および 国際地点番号 が確認できます(出所:https://www.data.jma.go.jp/env/ozonehp/5_0station.html)。

Figure 2 中の 水平赤線 は UVインデックス が 2.4 のライン、Figure 3 中の「安心して戸外で過ごせます」とされている紫外線強度の上限です。なお、Figure 3 は小数点以下を四捨五入して整数で示されていますので、Figure 2 の 水平赤線 は UVインデックス=2.4 のラインとしています。

Figure 4、Table 1 は同じく つくば の 2005年01月から2024年07月 までの 計235か月 の 月次UVインデックス の月別箱ひげ図と月別基本統計量です。

UVインデックス的 には中央値を代表値とした場合 安心して戸外で過ごせる月 は 1月、11月、12月 になるようです。

続いて 昭和基地 を確認します。

Figure 5 は 昭和基地観測所 の 月次UVインデックス の時系列推移。Figure 6、Table 2 は 月次UVインデックス の月別箱ひげ図と月別基本統計量です。

昭和基地 の場合、安心して戸外で過ごせるか否か は 紫外線 以外の要因の寄与が高いと思われますが、あくまでも UVインデックス的 には中央値を代表値とした場合 安心して戸外で過ごせる月 は 極夜 の時期を含む 3月から9月 になるようです。

以上です。