برآورد تابش فرابنفش خورشیدی (UV-B) با استفاده از ابزار پایش اُزون (OMI) ماهوارهی آئورا (AURA) در گسترهی ایران | ||
| پژوهشهای دانش زمین | ||
| مقاله 3، دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 61، فروردین 1404، صفحه 50-67 اصل مقاله (2.1 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/esrj.2025.105351 | ||
| نویسنده | ||
| کوهزاد رئیس پور* | ||
| گروه جغرافیا، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه بخشی از پرتوهای خورشیدی را اشعهی فرابنفش تشکیل داده که طول موج کوتاه و انرژی زیادی دارد. اشعهی فرابنفش به سه محدودهی فرابنفش با طول موج بلند (UV-A) با دامنهی طول موج μm 390/0 – μm 315/0، فرابنفش با طول موج متوسط (UV-B) با دامنهی طول موج μm 315/0– μm 280/0 و فرابنفش با طول موج کوتاه (UV-C) با طول موج کوچکتر از μm 280/0 تقسیم میشود. تابش نور UV-Bآسیبرسانترین تابش به روی پوست بوده و باعث عوارض گوناگونی از جمله آفتاب سوختگی، حساسیتهای پوستی و سرطان پوست میشوند. این تابش زنجیرهی DNA را با تغییر در مواد ژنتیک تحت تأثیر قرار داده و احتمال بالقوهی سرطانزایی درون سلولی را افزایش میدهد. شاخص اشعهی فرابنفش (UVI) یک مقدار کمی (عددی) است که شدت اشعهی ماوراءبنفش (UV) را در محل و منطقهی مورد نظر مشخص مینماید. این شاخص پارامتری برای افزایش آگاهیهای عمومی در مورد اثرات تابش UVروی سلامتی است و اینکه برای مقادیر متفاوت آن به چه میزان محافظت از پوست نیاز است. براساس شاخص ارائه شده توسط سازمان بهداشت جهانی، سطح غلظت یا شاخص UV را در مقیاس ١ تا ١١+ نشان میدهند. هر چه مقدار این شاخص بیشتر شود، قدرت تخریبی آن بر پوست و چشم بیشتر است. مواد و روشها در این تحقیق نیز از فرآوردهی سطح 3 (OMUVBd-L3) شاخص تابش فرابنفش خورشیدی (UV-B) سنجندهی OMI با قدرت تفکیک مکانی 25/0 × 25/0 درجهی قوسی برای سری زمانی 2005 تا 2020 استفاده شد. دادههای مورد نیاز با گام زمانی روزانه از تارنمای http://aura.gsfc.nasa.gov بارگیری و پس از پردازشهای لازم به مقادیر ماهانه و فصلی تبدیل گردید. دادههای مورد استفاده با اِعمال اٌلگوریتمهای لازم، تبدیل به دادههای شبکهای و جداول اطلاعاتی شده و خروجیهای لازم بر اساس مرز جغرافیایی ایران به صورت رستری استخراج گردید. در نهایت، جهت درک هرچه بهترِ رفتار زمانی ـ مکانی شاخص تابش فرابنفش رسیده به سطح زمین در ایران، نتایج به صورت نقشه، گراف و نمودار ارائه گردید و به برآورد زمانی- مکانی تابش فرابنفش خورشیدی در گسترهی ایران پرداخته شد. نتایج و بحث به لحاظ مکانی تفاوت قابل ملاحظهای در توزیع تابش ورودی UV-B در ایران وجود دارد. بر اساس استاندارد شاخص جهانی تابش فرابنفش خورشیدی، بیش از 90 درصد از گسترهی ایران در معرض خطر تابش زیاد تا بسیار زیاد است. بیشترین میانگین شاخص UV-B مربوط به فصل تابسان (29/11) و کمترین میانگین آن مربوط به فصل زمستان (53/3) است. به لحاظ توزیع فضایی نیز تفاوتهای چشمگیری در میان فصول مشهود است. توزیع فضایی شاخص تابش فرابنفش ماهانه اطلاعات بیشتری را دربارهی جزئیات تغییرات تابش فرابنفش خورشیدی رسیده به سطح زمین در طول سال نشان میدهد؛ به طوری که میتوان ماههای کمینه، بیشینه و همچنین ماههای با شرایط تابش فرابنفش ورودی متعادل را مشخص نمود. مقایسهی مقدار تابش UV-B در ماههای مختلف، به طور آشکاری ماه ژانویه را به عنوان کمخطرترین و ماه ژوئن را به عنوان پرخطرترین ماه سال نشان میدهد. از آن جایی که مقدار شاخص تابش فرابنفش خورشیدی تابعی از مقدار کل تابش ورودی خورشید میباشد. بنابراین عواملی از قبیل زاویهی تابش، مدت تابش و میزان UV، کنترل کنندهی شاخص تابش فرابنفش خورشیدی UV-B است. نتیجهگیری نتایج حاصل از واکاوی و مقایسهی نقشههای فصلی و ماهانه شاخص تابش فرابنفش خورشیدی در گسترهی ایران، بیانگر این است که در تمامی ماهها و فصول سال از شمال به جنوب بر شدت تابش فرابنفش خورشیدی افزوده میشود. در ناحیهی شمالی ایران، به دلیل عرض جغرافیایی بالاتر و برخورداری کمتر از میزان تابش خورشیدی رسیده به سطح زمین، شاخص UV-B کمتر از سایر نواحی ایران است. از سوی دیگر، در عرضهای جنوبیتر چون هم زاویهی تابش عمودیتر و هم آسمان صافتر است، شرایط را برای دریافت بیشترین میزان انرژی خورشیدی و به تبع آن تابش فرابنفش UV-B خورشیدی فراهم میآورد. حاکمیت چنین شرایطی در تمامی ماهها و فصول سال برقرار است، به طوری که نواحی تابشی (فرابنفش UV-B) با شرایط یاد شده کاملاً انطباق دارد. بنابراین میتوان گفت، در دورهی گرم سال (فصل بهار و تابستان)، نواحی مرتفع و همچنین عرضهای پایینتر میزان پرتو فرابنفش خورشیدی بیشتر بوده و بر همین اساس خطر آسیبپذیری چشم و پوست افزایش مییابد. لذا پیشنهاد میشود در صورت ضرورت به حضور در فضاهای در معرض تابش مستقیم نور خورشید، اقدامات حفاظتی در برابر تابش فرابنفش را به کارگیرند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تابش UV-B؛ تحلیل فضایی؛ سنجندهی OMI؛ ایران | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Estimation of solar ultraviolet (UV-B) radiation using Aura satellite Ozone monitoring instrument (OMI) in Iran | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Koohzad Raispour | ||
| UDepartment of Geography, Faculty of Humanities, University of Zanjan, Zanjan, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction Part of the sun’s rays is made up of ultraviolet rays, which have short wavelengths and a lot of energy. Ultraviolet light in three ranges of long wavelength ultraviolet (UV-A) with a wavelength range of 0.390 - 0.315 μm, medium wavelength ultraviolet (UV-B) with a long range the wavelength is divided by 0.155 μm - 0.280 μm and short-wavelength ultraviolet (UV-C) with a wavelength less than 0.280 μm. UV-B light is the most harmful radiation on the skin and causes various side effects including sunburn, skin allergies and skin cancer. This radiation affects the DNA strand by altering the genetic material and increases the potential for intracellular carcinogenesis. Ultraviolet (UVI) index is a small (numerical) value that indicates the intensity of ultraviolet (UV) rays in the desired location and area. This index is a parameter for raising public awareness about the effects of UV radiation on health and how much skin protection is needed for different amounts. Based on the index provided by the World Health Organization, the concentration level or UV index is shown on a scale of 2 to +1. The higher the value of this index, the more destructive power it has on the skin and eyes. Materials and Methods In this study, the Level 3 product (OMUVBd-L3) of the solar ultraviolet (UV-B) index of the OMI sensor with a spatial resolution of 0.25 × 0.25 degree for the time series 2005 to 2020 was used. The required data was downloaded from the website http://aura.gsfc.nasa.gov in a daily time step and after the necessary processing; it was converted into monthly and seasonal values. The data used were converted into network data and information tables by applying the necessary algorithms, and the necessary outputs were extracted as a raster based on the geographical border of Iran. Finally, in order to better understand the temporal-spatial behavior of the UV index reaching the surface in Iran, the results were presented in the form of maps, graphs and graphs and the temporal-spatial estimation of solar UV radiation in Iran. Results and Discussion Spatially, there is a significant difference in the distribution of UV-B input radiation in Iran. According to the global index of solar ultraviolet radiation, more than 90% of Iran's area is exposed to high to very high radiation risk. The highest average of UV-B index is related to the summer season (11.29) and the lowest average is related to the winter season (3.53). In terms of spatial distribution, there are significant differences between the seasons. The spatial distribution of the monthly UV index provides more information about the details of changes in solar UV radiation reaching the earth's surface throughout the year; So that it is possible to determine the minimum and maximum, months as well as the months with balanced UV radiation conditions. A comparison of the amount of UV-B radiation in different months clearly shows January as the least dangerous month and June as the most dangerous month of the year. Since the value of the solar UV index is a function of the total amount of incoming solar radiation. Therefore, factors such as the angle of radiation, the duration of radiation and the amount of UV control the UV-B solar ultraviolet index. Conclusion The results of the analysis and comparison of seasonal and monthly maps of solar UV index in Iran, indicate that in all months and seasons of the year from north to south, the intensity of solar UV radiation increases. In the northern part of Iran, due to higher latitude and less solar radiation reaching the earth's surface, the UV-B index is lower than other parts of Iran. On the other hand, in the more southern offerings, because both the angle of radiation is vertical and the sky is clearer, it provides the conditions for receiving the maximum amount of solar energy and consequently UV-B solar ultraviolet radiation. The prevalence of such conditions is established in all months and seasons of the year, so that the radiant regions (ultraviolet UV-B) are fully compliant with the mentioned conditions. Therefore, it can be said that in the warm period of the year (spring and summer), the highlands as well as the lower offerings have more solar UV radiation and therefore the risk of eye and skin vulnerability increases. Therefore, it is recommended to take protective measures against UV radiation if it is necessary to be present in areas exposed to direct sunlight. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| UV-B radiation, spatial analysis, OMI sensor, Iran | ||
| مراجع | ||
|
Aïssa, B., Isaifan, R.J., Madhavan, V.E. and Abdallah, A.A., 2016. Structural and physical properties of the dust particles in Qatar and their influence on the PV panel performance, Scientific reports, v. 6(1), p. 1-12. Alijani, B., 2013. Climate of Iran, Payam Noor University Press (In Persian). Al-Mostafa, Z.A., Elminir, H.K., Abulwfa, A., Al-Shehri, S.M., Alshehri, F.A., Al-Rougy, I.M. and Bazyad, A.A., 2015. Evaluation of erythemal ultraviolet solar radiation over Saudi Arabia, Solar Energy, v. 113, p. 258-271. Antón, M., Valenzuela, A., Román, R., Lyamani, H., Krotkov, N., Arola, A. and Alados‐Arboledas, L., 2012. Influence of desert dust intrusions on ground‐based and satellite‐derived ultraviolet irradiance in southeastern Spain, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 117(D19). Arola, A., Kazadzis, S., Lindfors, A., Krotkov, N., Kujanpää, J., Tamminen, J. and Kinne, S., 2009. A new approach to correct for absorbing aerosols in OMI UV. Geophysical Research Letters, v. 36(22). Badarinath, K.V.S., Kumar Kharol, S., Krishna Prasad, V., Rani Sharma, A., Reddi, E.U.B., Kambezidis, H.D. and Kaskaoutis, D.G., 2008. Influence of natural and anthropogenic activities on UV Index variations–a study over tropical urban region using ground based observations and satellite data, Journal of Atmospheric Chemistry, v. 59(3), p. 219-236. Bollasina, M., Nigam, S. and Lau, K.M., 2008. Absorbing aerosols and summer monsoon evolution over South Asia: An observational portrayal, Journal of Climate, v. 21(13), p. 3221-3239. Cabrera, S., Ipiña, A., Damiani, A., Cordero, R.R. and Piacentini, R.D., 2012. UV index values and trends in Santiago, Chile (33.5 S) based on ground and satellite data. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, v. 115, p. 73-84. Caldwell, M.M., Camp, L.B., Warner, C.W. and Flint, S.D., 1986. Action spectra and their key role in assessing biological consequences of solar UV-B radiation change. In Stratospheric ozone reduction, solar ultraviolet radiation and plant life, p. 87-111. Cordero, R.R., Seckmeyer, G., Damiani, A., Jorquera, J., Carrasco, J., Muñoz, R. and Laroze, D., 2014. Aerosol effects on the UV irradiance in Santiago de Chile, Atmospheric research, v. 149, p. 282-291. Damiani, A., Cabrera, S., Muñoz, R.C., Cordero, R.R. and Labbe, F., 2013. Satellite-derived UV irradiance for a region with complex morphology and meteorology: comparison against ground measurements in Santiago de Chile, International journal of remote sensing, v. 34(16), p. 5812-5833. Deng, X., Zhou, X., Tie, X., Wu, D., Li, F., Tan, H. and Deng, T., 2012. Attenuation of ultraviolet radiation reaching the surface due to atmospheric aerosols in Guangzhou, Chinese Science Bulletin, v. 57(21), p. 2759-2766. Diffey, B.L., 1980. Ultraviolet radiation physics and the skin. Physics in Medicine & Biology, v. 25(3), 405 p. Farshchian, M., Soltanieh, A., Mousavi, L., Mahjoub, H., Zamaniyan, A. and Nazerian, H., 2013. The effect of Narrow Band-UVB on the normal flora of psoriatic skin lesions and healthy skin in patients with psoriasis. Skin and Beauty Quarterly, v. 3(2), p. 83-91 (In Persian). Fountoukis, C., Martín-Pomares, L., Perez-Astudillo, D., Bachour, D. and Gladich, I., 2018. Simulating global horizontal irradiance in the Arabian Peninsula: sensitivity to explicit treatment of aerosols. Solar Energy, v. 163, p. 347-355. Herman, J., DeLand, M.T., Huang, L.K., Labow, G., Larko, D., Lloyd, S.A. and Weaver, C., 2013. A net decrease in the Earth's cloud, aerosol, and surface 340 nm reflectivity during the past 33 yr (1979–2011), Atmospheric Chemistry and Physics, v. 13(16), p. 8505-8524. Hovila, J., Arola, A. and Tamminen, J., 2019. OMUVB: OMI/Aura Surface UV Irradiance 1-orbit L2 Swath 13x24 km V003. Available online: https://disc.gsfc.nasa.gov/datasets/OMUVB_V003/. Hovmöller, E., 1949. The trough‐and‐ridge diagram, Tellus, v. 1(2), p. 62-66. Jadari Ayouzi, J., 1999. Geomorphology of Iran, Payam Noor University Press (In Persian). Jish Prakash, P., Stenchikov, G., Kalenderski, S., Osipov, S. and Bangalath, H., 2015. The impact of dust storms on the Arabian Peninsula and the Red Sea, Atmospheric Chemistry and Physics, v. 15(1), p. 199-222. Juzeniene, A. and Moan, J., 2012. Beneficial effects of UV radiation other than via vitamin D production, Dermato-endocrinology, v. 4(2), p. 109-117. Kalenderski, S., Stenchikov, G. and Zhao, C., 2013. Modeling a typical winter-time dust event over the Arabian Peninsula and the Red Sea, Atmospheric Chemistry and Physics, v. 13(4), p. 1999-2014. Kazadzis, S., Bais, A., Balis, D., Kouremeti, N., Zempila, M., Arola, A. and Kazantzidis, A., 2009. Spatial and temporal UV irradiance and aerosol variability within the area of an OMI satellite pixel, Atmospheric Chemistry and Physics, v. 9(14), p. 4593-4601. Kielbassa, C., Roza, L. and Epe, B., 1997. Wavelength dependence of oxidative DNA damage induced by UV and visible light. Carcinogenesis, v. 18(4), p. 811-816. Kylling, A., Bais, A.F., Blumthaler, M., Schreder, J., Zerefos, C.S. and Kosmidis, E., 1998. Effect of aerosols on solar UV irradiances during the Photochemical Activity and Solar Ultraviolet Radiation campaign, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, v. 103(D20), p. 26051-26060. Lenoble, J., 1998. Modeling of the influence of snow reflectance on ultraviolet irradiance for cloudless sky. Applied optics, v. 37(12), p. 2441-2447. Lesser, M.P., Barry, T.M., Lamare, M.D. and Barker, M.F., 2006. Biological weighting functions for DNA damage in sea urchin embryos exposed to ultraviolet radiation, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, v. 328(1), p. 10-21. Levelt, P.F., Joiner, J., Tamminen, J., Veefkind, J.P., Bhartia, P.K., Stein Zweers, D.C. and Wargan, K., 2018. The Ozone Monitoring Instrument: overview of 14 years in space. Atmospheric Chemistry and Physics, v. 18(8), p. 5699-5745. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 3,348 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,866 |
||