FLUJO ERITMICO SOLAR INCIDENTE SOBRE ARICA, NORTE DE

Datos experimentales de índice de riesgo solar medidos en Arica, Norte de Chile
durante el año 2002
Miguel Rivas1,2, Elisa Rojas 1, Juan Cortes3 , Elisa Santander3, Ricardo Fuentes4
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,
70.310 W, 23 m s.n.m.), durante el período Febrero-Septiembre 2002. Las mediciones se
realizaron con un instrumento Solar Light-501, el que mide irradiancia en (med/h) lo que se
transforma en (W/m2) 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 (10-13.9) 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
I. Introducción
La radiación solar ultravioleta (UV), en los rangos ultravioleta B (UVB), 280-320 nm y
ultravioleta A (UVA), 320-400 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/m2 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
0-2.9
3-4.9
5-6.9
7-9.9
10-13.9
14 o más
CALIFICACIÓN DEL
RIESGO SOLAR
Muy Bajo
Bajo
Moderado
Alto
Muy Alto
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
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 2002.
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
GaAsP. 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.
Respuesta Espectral Eritémica
1
0,1
0,01
1E-3
1E-4
1E-5
280
300
320
340
360
380
Longitud de Onda [nm]
Fig. 1. Funciones respuesta espectral de la piel
empleada por convención (McKinlay y Diffey, 1987).
13
400
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
2
Irradiancia Eritémica [W/m ]
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
8
10
12
14
16
18
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.
16
14
12
Indice UV
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
Día Juliano
Fig. 3. (ISUV) diario en Arica a mediodía solar, considerando
Nubosidad entre Febrero y Septiembre 2002.
14
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, 60.62° 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
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
ISUV
PROMEDIO
MENSUAL
12.6 ± 1.2
11.8 ± 1.7
8.8 ± 1.8
7.0 ± 0.8
5.4 ± 0.9
5.2 ± 1.2
7.1 ± 1.4
10.2 ± 1.0
CALIFICACION DEL
RIESGO SOLAR
Muy Alto
Muy Alto
Alto
Alto
Moderado
Moderado
Alto
Muy Alto
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
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 2003.
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
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16
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