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CERU (Corretta Esposizione alla Radiazione Ultravioletta)
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2.2. I processi di attenuazione in atmosfera

Differenti processi d'interazione tra la radiazione solare incidente e vari costituenti atmosferici contribuiscono ad attenuare fortemente l'irradianza solare incidente per lunghezze d'onda λ < 200 nm ad altitudini comprese tra 80 e 160 km in tutto l'intervallo spettrale ultravioletto. Processi molto intensi di fotolisi delle molecole di idrogeno ed ossigeno in atomi liberi estinguono drasticamente la radiazione UV durante l'attraversamento dell'alta atmosfera. In questo modo la radiazione solare è ridotta a circa un terzo del suo valore al di fuori dell'atmosfera in tutto l'intervallo di lunghezza d'onda tra 20 e 100 nm. Inoltre i processi di fotoionizzazione sia delle molecole di ossigeno e azoto che degli atomi liberi contribuisce ad assorbire intensamente la radiazione solare nell'intervallo spettrale 80-200 nm, così che l'alta atmosfera agisce come uno scudo molto efficiente per la protezione di tutti gli organismi viventi sulla superficie terrestre dai pericolosi effetti biologici potenzialmente potrebbero essere causati dalla radiazione solare nell'intervallo di lunghezza d'onda λ < 200 nm.
Le molecole di ozono, presenti in concentrazioni relativamente alte a tutte le altitudini stratosferiche tra 15 e 50 km, formano un denso strato chiamato spesso ozonosfera (figura 3).

Figura 3 - Lo strato di ozono
Figura 3 - Lo strato di ozono.

Questo strato assorbe continuamente la radiazione solare attraverso tutto lo spettro UV e del visibile. Il più intenso assorbimento dovuto all'ozono avviene all'interno dell'intervallo di lunghezze d'onda 200-300 nm. Grazie a questi processi di assorbimento, gli organismi viventi non risultano esposti alla radiazione solare più dannosa (biologicamente ed energeticamente) compresa nella banda UV-C . D'altra parte tutte le specie viventi hanno sviluppato una tolleranza per determinati livelli di radiazione UV-B incidente nell'intervallo 280-320 nm, dove gli effetti di assorbimento dell'ozono sono meno intensi. Questa protezione dalla radiazione UV è cruciale per il benessere degli ecosistemi terrestri poichè il DNA presente in tutte le cellule viventi è danneggiato dalla radiazione UV. La Figura 4 mostra il profilo di penetrazione (comunemente indicato come profilo di Chapman) della radiazione inferiore ai 300 nm e mostra come i processi di attenuazione modifichino lo spettro della radiazione solare UV in arrivo al suolo.

Figura 4 - Profilo di penetrazione (detto di Chapman)
Figura 4 - Profilo di penetrazione (detto di Chapman).

A causa dei processi di attenuazione, in generale la componente diretta dell'irradianza solare assume valori più piccoli della componente diffusa alle lunghezze d'onda λ < 360 nm e diminuisce molto rapidamente al diminuire della lunghezza d'onda λ da 310 a 290 nm, diventando quasi completamente trascurabile alle lunghezze d'onda più piccole. Quindi l'irradianza solare globale alle lunghezze d'onda λ < 300 nm è data praticamente dalla sola radiazione diffusa (principalmente dovuta allo scattering di Rayleigh). Ciò significa che la radiazione diffusa è responsabile degli effetti più dannosi per gli organismi viventi.
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