Rayonnement UV (Intensité du -)

a.

somme de l' irradiation directe, de la lumière diffusée par « effet Rayleigh » ( ce phénomène qui fait que le ciel est bleu et pas incolore comme les constituants de l' atmosphère tels l' oxygène et l' azote ) et de la lumière réfléchie par le sol.

Un diagramme publié dans l' excel livre de P. Warneck Chemistry of the Natural Atmosphere^ montre l' influence de l' altitude sur l' irradia directe, réfléchie et totale et compare deux longueurs d' ondes ( couleurs ), l' une dans l' ultraviolet proche ( 332,. " " .5 nm ) l' autre dans le visible ( couleur jaune à 575 nm ) pour deux angles de zénith ( angle que fait la direction du soleil avec la verticale et qui dépend de l' heure, de la saison et de la latitude ).

Ce diagramme montre clairement que le rayonnement visible ne dépend notablement de l' altitude, entre 0 et 5 km, qu' aux grands angles de zénith ( soir ), alors que cette dépendance de l' altitude est extrêmement importante pour le rayonnement ultraviolet. Ainsi, un rayonnement ultraviolet théorique au niveau de la mer serait multiplié par environ 1,3 à 2000 m, par 1,4 à 3000 m, par 1,47 à 4000 m et par 1,5 à l' altitude de la Dufourspitze, pour un angle de zénith de 20°. Ces facteurs passent respectivement à 1,6, 1,9, 2,3 et 2,4 pour un angle de zénith de 78°, l' intensité totale du rayonnement étant dans ce cas évidemment plus faible que pour un angle zénithal plus petit ( dans un rapport de 1 à 6,6 environ au niveau de la mer, pour les exemples choisis ).

Le calcul est probablement basé sur une albédo moyenne et le flux réfléchi est probablement plus accentué au-dessus de zones glaciaires, augmentant encore légèrement les facteurs cités ci-dessus.

G.J. Martens, B-Alsembergposition que la surface du sol est dépourvue de neige et elle indique donc plutôt un minimum. Comme nous le verrons ci-dessous, l' augmen en fonction de l' altitude dépend surtout de la hauteur du soleil, et donc de la saison et de l' heure, mais encore bien davantage de la longueur d' onde du rayonnement.

Intensité du rayonnement direct Elle augmente en fonction de l' altitude, car à mesure que l'on monte, le rayonnement solaire doit traverser une épaisseur d' atmosphère décroissante et il est donc moins soumis aux phénomènes d' absorption et de diffusion. La diffusion de la lumière ( collision d' un photon avec une molécule d' air provoquant une dispersion angulaire en toutes directions ) est considérablement plus forte pour le rayonnement UV, de courte longueur d' onde, que pour la lumière visible, dont la longueur d' onde est plus grande. Lors de la traversée de l' atmosphère, une plus grande quantité d' UV que de lumière visible sera donc soustraite au rayonnement solaire direct. Il n' y a donc plus beaucoup d' UV à basse altitude, car ce rayonnement a été diffusé plus haut dans l' atmosphère. C' est cette diffusion, d' autant plus forte que la longueur d' onde du rayonnement est courte, qui provoque l' augmentation du rayonnement UV en fonction de l' altitude. Outre la turbidité de l' atmosphère ( forte diffusion ), qui est o

Intensité du rayonnement UV

A ugmen ta tïon du rayonnement UV-B Le rayonnement UV-B, responsable notamment de la rougeur de la peau connue sous le nom d' érythème, augmente de 15 à 20% par 1000 mètres de dénivellation à partir du niveau de la mer. Cette valeur repose sur la sup-

.'Academic Press Inc., San Diego ( Cal., USA ) 1988. Harcourt Brace Jovanovich, publishers.

plus forte à basse altitude, cette augmentation dépend donc pour l' essen ( voir diagramme ) de la longueur d' onde du rayonnement et de la hauteur du soleil sur l' horizon ( longueur du parcours des rayons solaires à travers l' atmosphère ).

Le rayonnement diffus Le rayonnement diffusé par la molécule d' air, ou rayonnement diffus, diminue en général à mesure que l'on s' élève en altitude. Mais dans le cas de rayonnement UV-B ( 280 à 320 nm ) de très courtes longueurs d' onde et de soleil bas sur l' horizon, le rayonnement solaire, en raison du long chemin qu' il doit parcourir à travers l' atmosphère et de la diffusion élevée caractéristique de la lumière de courte longueur d' onde, contribue fortement au rayonnement diffus. La portion de très courte longueur d' onde du rayonnement UV-B, spécialement responsable de l' érythème, augmente donc aussi dans le rayonnement diffus en fonction de l' altitude.

Le rayonnement global Le rayonnement solaire global se compose du rayonnement direct et du rayonnement diffus et il se définit par le rayonnement total sur une sur- Augmentation ( en pour-cent ) de l' intensité du rayonnement UV en fonction de l' altitude sur mer ( en km ) pour deux hauteurs du soleil sur l' horizon ( en degrés ) et deux longueurs d' onde ( en nm ) 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20

10

1 w

1

40t 1 so1 / 40

/

/

/

305295 nm

1

1

345 Altitude en km face horizontale. II augmente avec l' altitude, car l' augmentation du rayonnement direct est supérieure à la diminution du rayonnement diffus. Pour le domaine des UV, cette augmentation, comme déjà mentionné ci-dessus, est de 15 à 20 % par 1000 mètres de dénivellation. Les considérations ci-après indiquent cependant que, pour la partie du rayonnement UV-B de plus courte longueur d' onde, l' augmentation, en montagne, peut être nettement plus importante.

Le fait que la diffusion ( principalement par « effet Rayleigh » ) dépend de la longueur d' onde provoque dans le rayonnement diffus un déplacement spectral d' intensité qui a pour conséquence une augmentation particulière du rayonnement UV-B de très courte longueur d' onde. La brume et la nébulosité, de plus, peuvent augmenter la diffusion et renforcer ce phénomène, ce dont peuvent témoigner les expériences personnelles, souvent désagréables, de nombreux alpinistes. Rappelons en outre que les considérations précédentes se rapportent à un sol dépourvu de neige.

Modifications dues à la réflexion sur la neige La couverture neigeuse provoque une réflexion ( albédo ) qui peut aller jusqu' à 90% du rayonnement global incident et ainsi renforcer considérablement le rayonnement diffus. Dans ce phénomène de l' albédo, c' est également plutôt le rayonnement de courte longueur d' onde qui est réfléchi, ce qui provoque un nouveau déplacement spectral d' intensité.

Couche d' ozone stratosphérique et ozone troposphérique La couche d' ozone stratosphérique, qui réduit fortement le rayonnement UV, absorbant même presque totalement le rayonnement de longueur d' onde inférieure à 280 nm, peut certes provoquer des variations considérables des UV-B à la surface de la Terre; mais elle n' exerce pas d' influence essentielle sur la variation relative ( en pour-cent ) du rayonnement UV en fonction de l' altitude, Le rayonnement riche en énergie croît avec l' altitude. Les plantes alpines s' en protègent par des mécanismes spéciaux puisqu' elle se trouve au-dessus de 10000 m d' altitude.

En revanche, l' ozone troposphérique, qui se trouve en bonne partie aux altitudes des régions habitées, peut être un agent de la diminution du rayonnement UV dans ces zones. Notons enfin que, à Davos par exemple, en raison du soleil bas, on mesure en décembre environ un dixième seulement de l' intensité du rayonnement UV observée en juin.

Rolf Philipona, Physikalisch-Meteo-rologisches Observatorium Davos, Weltstrahlungszentrum ( trad.. " " .Bibliographie - L. R. Koller: Ultraviolet Radiation ( 2e éd. John Wiley & Sons, New York 1965 P. Bener: « Tages- und Jahresgang der spektralen Intensität der ultravioletten Global- und Himmelsstrahlung bei wolkenfreiem Himmel in Davos, 1590 m/M », in Strahlentherapie, vol 123, cahier 2, pp. 306-316 - P. Bener: « Approximate Values of Intensity of Natural Ultraviolet Radiation for Different Amounts of Atmospheric Ozone ». Physikalisch-Meteo-rologisches Observatorium Davos, Switzerland.a

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