W latach siedemdziesiątych XX wieku Belsk był jednym z nielicznych miejsc na świecie, gdzie prowadzono takie pomiary. "Planowano stworzyć globalną sieć pomiarów UV, która pozwoliłaby ocenić zmienność czasowo-przestrzenną w dopływie promieniowania UV do powierzchni Ziemi. Cel osiągnięto w połowie lat 90. ubiegłego wieku, czyli w momencie, kiedy wzrosło zaniepokojenie środowiska naukowego zwiększonym dopływem UV do powierzchni Ziemi w związku z zmniejszeniem grubości warstwy ozonowej" - mówi prof. Janusz Krzyścin z Instytutu Geofizyki PAN, kierujący pracami zespołu. "Najpełniejszym przykładem tego zjawiska było pojawienie się znacznych ubytków nad Antarktydą, czyli dziury w warstwie ozonowej osłaniającej nas przed promieniowaniem UV" - dodaje.

Jak podkreśla Krzyścin, uczonym z Zakładu Fizyki Atmosfery IGF PAN z Warszawy i Laboratorium Fizyki Atmosfery z COG w Belsku zależy na zapewnieniu wysokiej jakości pomiarów UV na stacjach sieci IGF PAN - obejmującej Belsk, Warszawę i polską stację polarną Hornsund na Spitsbergenie - i poznaniu mechanizmów rządzących zmiennością promieniowania UV. Jak dodaje Krzyścin, naukowcy analizują dane i wyniki modeli transferu promieniowania w atmosferze dla różnych miejsc na kuli ziemskiej, by ocenić wpływu poszczególnych czynników (ozon, zachmurzenie, aerozol atmosferyczny) na poziom UV przy powierzchni ziemi. "Monitorujemy długookresowe tendencje w promieniowaniu UV w Polsce i w Europie. Stosowane są do tych badań zawansowane modele statystyczne oceny zmienności trendu" - dodaje naukowiec.

Promieniowanie ultrafioletowe jest częścią promieniowania elektromagnetycznego, które rozciąga się od fali o długości od l=10nm do fali o długości l=400nm, czyli w zakresie miedzy promieniowaniem rentgenowskim i światłem widzialnym. Zakres ten tradycyjnie jest podzielony na trzy podzakresy: 100nm

Słońce emituje promieniowanie UV w zakresie UV-C, UV-B i UV-A. Dochodzące do powierzchni globu promieniowanie UV składa się w 98,7 proc. z promieniowania z zakresu UV-A. Ozon występujący w górnych warstwach atmosfery pochłania całkowicie promieniowanie UV- C i krótkofalową część promieniowania UV-B do 290-295 nm i częściowo odcina promieniowanie dla dłuższych fal z zakresu UV-B.

Zmniejszenie grubości warstwy ozonowej, np. w wyniku pojawienie się dziury ozonowej, wzmacnia moc promieniowania UV-B w widmie promieniowania słonecznego docierającym do powierzchni ziemi. Nadmierne napromienienie z zakresu UV-B powoduje oparzenia skóry i pojawienie się zaburzeń w funkcjonowaniu komórek organizmu człowieka, co może doprowadzić do powstania nowotworów i innych chorób - zwłaszcza skóry i oczu.

Prof. Krzyścin podkreśla jednak, że z drugiej strony niewielkie napromienienie w zakresie UV-B jest konieczne do syntezy witaminy D3 w organizmie człowieka. Naświetlania wąskopasmowym promieniowaniem z zakresu ~310 nm, pochodzącym z lamp UV, stosowane jest w fototerapii niektórych chorób skóry np. łuszczycy (psoriasis) i bielactwa nabytego (vitiligo). Sztuczne źródła UV, np. lampy rtęciowe wytwarzające wąskie prążki, zwłaszcza w zakresie UV-C, stosowane są jako źródła bakteriobójcze dezynfekujące powietrze i uzdatniające wodę.

Jak mówi prof. Krzyścin, w Belsku wykonywane są m.in. pomiary zawartości ozonu w całym pionowym słupie atmosfery, profilu ozonu w 10 warstwach w stratosferze, przepuszczalności chmur (z porównania pomiarów pyranometrem promieniowania całkowitego Słońca w zakresie 300-3000nm i hipotycznego promieniowania Słońca obliczonego z modelu transferu promieniowania w takich samych warunkach atmosferycznych, ale przy braku zachmurzenia), grubości optycznej aerozolu atmosferycznego z zastosowaniem spektrofotometrów CIMEL i Brewer do oceny intensywność promieniowania UV dochodzącego bezpośrednio od tarczy słonecznej.

Naukowiec dodaje, że Instytut Geofizyki PAN dysponuje wieloletnimi seriami pomiarowymi: dziennych wartości ozonu (od 1963 r.), przepuszczalności chmur (od 1966 r.) i grubości optycznej aerozolu (od 1992). "Dla miejsc, gdzie nie dysponujemy wynikami z pomiarów naziemnych, wykorzystujemy informację pochodzącą z pomiarów satelitarnych, np. w ten sposób uzupełniamy pomiary na polskiej polarnej stacji Hornsund (Spitsbergen) o dane dotyczące ozonu, który jest codziennie mierzony przez satelity podczas przelotów nad stacją" - opowiada prof. Krzyścin.

Badając właściwości optyczne aerozoli, chmur i zmian w ozonie atmosferycznym jako parametrów wpływających na intensywność promieniowania UV naukowcy stosują standardowe instrumenty pomiarowe przeznaczone do takich pomiarów, np. spektrofotometr Dobsona czy pyranometr.

"Ostatnio coraz więcej mówi się o pozytywnej roli promieniowania UV w okresie, kiedy zagrożenie nadmiernym promieniowaniem UV-B zanika, czyli od połowy jesieni do wczesnej wiosny, a pojawia się konieczność naturalnego uzupełnienia braku witaminy D3 w organizmie. W Belsku mierzymy widmo promieniowania UV od 290 do 325 nm z rozdzielczością 0.5 nm od 1992 r. O syntezie witaminy D3 w organizmie decyduje część widma UV do 320 nm, więc dysponujemy wystarczającym zakresem pomiarowym do oceny deficytu witaminy D3" - podkreśla prof. Krzyścin. Jak dodaje, badania pokazują, że średnio od połowy listopada do połowy lutego w Belsku poziom UV jest za niski, aby zainicjować syntezę D3 w organizmie. "Jest to spowodowane, przede wszystkim dużym osłabieniem promieniowania UV przez chmury. W sytuacji, gdy mamy słoneczny dzień w tym okresie, co zdarza się jednak rzadko, powinniśmy maksymalnie korzystać z kilku minutowych kąpieli słonecznych twarzy i rąk" - tłumaczy badacz.

Instytut Geofizyki PAN prowadzi badania we współpracy z innymi państwami europejskimi w ramach programów ramowych Unii Europejskiej i programów COST - Europejskiego Programu Współpracy w Dziedzinie Badań Naukowo-Technicznych. Wyniki pomiarów na stacjach IGF PAN umieszczone są w ogólnodostępnych bazach danych. Naukowcy z Instytutu Geofizyki PAN współpracują także z Instytutem Meteorologii i Gospodarki Wodnej.

PAP - Nauka w Polsce, Elżbieta Zielińska

agt/bsz