CERU (Corretta Esposizione alla Radiazione Ultravioletta)

2.3. Dipendenza del flusso UV al suolo dal contenuto verticale di ozono e dalla nuvolosità

Al di là delle naturali variazioni stagionali e alla naturale dipendenza dall'altezza (descritte al paragrafo successivo), il flusso di radiazione UV in arrivo al suolo e la sua distribuzione spettrale dipende da diversi fattori quali il contenuto verticale di ozono, la nuvolosità, le caratteristiche di albedo della superficie, il contenuto di particelle di aerosol e di vapor d'acqua e così via. I primi due fattori sono in ogni caso i responsabili delle variazioni più grandi, ma mentre il primo può essere facilmente considerato quando si affronta il problema di fare una previsione, la nuvolosità è molto difficile da trattare in quanto il suo effetto dipende non solo da quanto estesa è la copertura nuvolosa, ma anche dalla tipologia delle nubi e dalla loro distribuzione spaziale (come descritto più avanti).
Per quanto riguarda l'ozono esso ha un ciclo stagionale con minimi in inverno e massimi nel periodo primaverile. In ogni caso il valore giornaliero dipende moltissimo dai processi di trasporto in atmosfera che tendono a ridistribuire l'ozono dalle regioni tropicali di maggior produzione (l'ozono viene prodotto grazie alla radiazione solare). Quindi ad un ciclo abbastanza regolare si sommano fluttuazioni che possono essere molto forti e far variare da un giorno ad un altro il contenuto di ozono anche di diverse decine di unità Dobson. Alle nostre latitudini i valori tipici oscillano da un minimo di circa 250 DU a valori superiori ai 400 DU. Non è comunque infrequente che situazioni particolari facciano scendere i valori di contenuto colonnare anche sotto i 200 DU, con il conseguente forte aumento del flusso UV sopratutto nella regione UV-B. La Figura 5 mostra lo spettro della radiazione UV al suolo così come calcolato per valori di contenuto verticale di ozono di 200, 300 e 400 DU. Come detto, le variazioni si concentrano sopratutto nella regione da 280 a 320 nm e sono tali da eliminare completamente la componente più dura della radiazione UV-B.

Figura 5 - Spettro UV al suolo per diversi valori di ozono colonnare.

Per quanto riguarda la nuvolosità come detto il problema è molto complesso e difficilmente inseribile in un conto esatto e quindi in un modello di trasporto radiativo. Infatti, come ben esemplificato dalla Figura 6, gli effetti della nuvolosità dipendono non solo dall'estensione della copertura nuvolosa (solitamente fornita in ottavi di cielo coperto - 0/8 cielo sereno, 8/8 cielo completamente coperto), ma anche dalle loro caratteristiche e dalla loro distribuzione spaziale. Nubi basse e solitamente spesse come i cumuli agiscono in maniera completamente diversa da nubi più alte e sottili come le nubi stratiformi ed i cirri. È importante notare che anche una leggera velatura di cirri davanti al Sole riduce in maniera significativa il flusso UV, ma anche che la presenza di nuvole non garantisce affatto che questo avvenga, sopratutto se il Sole non è velato. La figura 5 a destra indica infatti che le nubi possono diventare oggetti che aumentano la riflessione della luce ultravioletta e quindi aumentare il flusso UV diffuso, che come detto rappresenta il maggior contributo al suolo nella regione UV-B.

Figura 6 - Effetto della nuvolosità.

Va da se che un problema con un così alto numero di variabili sia fisiche che geometriche risulta molto difficile da parametrizzare e quindi riprodurre in uno schema di calcolo accurato. È per questo motivo che di solito l'effetto della nuvolosità è valutato in termini puramente statistici, attraverso relazioni basate su di un gran numero di osservazioni. A causa di ciò, e tenendo conto che le caratteristiche tipiche di nuvolosità possono cambiare da sito a sito, tali relazioni non possono essere universalmente applicate, ma vanno opportunamente adattate alle situazioni specifiche.