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Définition de l'indice UV

L'ozone absorbe tellement le rayonnnement dans la plage des UV-C (longeurs d'onde (λ) inférieures à 280 nm) que ceux-ci n'atteignent pas la surface de la Terre. À mesure que la longueur d'onde augmente dans la plage des rayons UV-B (280nm < λ < 315nm) et des UV-A (315nm < λ < 400nm), la capacité d'absorption de l'ozone diminue, à tel point qu'à environ 340 nm, il est impossible de la mesurer. Le graphique ci-dessous montre plusieurs spectres, dont le spectre du rayonnement solaire mesuré au-dessus de l'atmosphère. Les fractions de l'énergie solaire au-dessus de l'atmosphère dans les plages de longueurs d'onde des UV-B et UV-A sont d'environ 1,5 %% à 7 %% respectivement. Le graphique montre également les spectres mesurés au sol, par temps clair, vers la mi-journée pendant deux jours de la mi-juin. (Il est presque impossible de les distinguer l'un de l'autre.) La courbe fine (D) est calculée à partir du spectre extraterrestre (A) et le taux d'absorption par la quantité d'ozone moyenne mesurée pour les deux jours, qui est supérieur aux spectres mesurés au niveau du sol, mais autrement ces deux éléments sont presque identiques. On pourrait conclure que, pour ces deux journées de temps clair, les spectres au niveau du sol sont presque le résultat de l'absorption par l'ozone avec une atténuation additionnelle relativement constante d'environ 40 %%, probablement due aux molécules d'oxygène et aux aérosols de fond. Le graphique représente donc le cas le plus simple de l'ozone agissant de façon déterminante sur la quantité de rayons UV qui atteignent la surface. Il y a généralement une bonne part de variabilité avec les rayons UV du fait des nuages, de l'albedo terrestre, des aérosols et d'autres composantes atmosphériques.

Graphique de l'irradiance spectral en fonction de la longeur d'onde
Spectre solaire au-dessus de l'atmosphère (A) et au sol (B, C), l'absorption par l'ozone (D) et le spectre d'action érythémateuse (E).

La variation du rayonnement UV peut s'exprimer de diverses façons, et il est souvent complexe et difficile de déterminer quelle mesures seraient plus pertinentes à un effet biologique donné. Une autre difficulté similaire consiste à déterminer quelles longueurs d'onde seraient à considérer. Un spectre d'action, dans le cas d'un effet biologique donné, exprime l'efficacité du rayonnement à chacune des longueur d'ondes sous la forme d'une fraction de l'efficacité à une certaine longueur d'onde standard. Dans le cas de l'érythème induit par l'exposition aux rayons UV (coup de soleil), le spectre d'action adopté par la plupart des organismes internationaux est celui de la CIE (Commission Internationale de l'Éclairage), le spectre d'action (E), utilisant la méthode décrite par McKinlay, A.F. et B.L. Diffey ("A reference action spectrum for ultraviolet induced erythema in human skin, in Human Exposure to Ultraviolet Radiation: Risks and Regulations", pp. 83-87, Elsevier, Amsterdam, 1987) :

E(λ) = 1 quand 250 nm < λ < 298 nm,
E(λ) = 100.094(298-λ) quand 298 nm < λ < 328 nm,
E(λ) = 100.015(139-λ) quand 328 nm < λ < 400 nm.

Dans une gamme assez étendue de conditions atmosphériques, l'irradiation pondérée de la CIE change d'environ 1,2 %% pour un changement de 1 %% de la valeur de l'ozone.

L'indice UV constitue lui-même une échelle d'irradiation qui est calculée en multipliant par 40 le taux d'irradiation de la CIE en watts m-2. La valeur par temps clair au niveau de la mer dans les tropiques se situerait normalement dans la plage de 10-12 (250-300 mW m-2, 10 étant une valeur exceptionnellement élevée pour les moyennes latitudes du Nord). Cette échelle a été adoptée par l'OMM et l'OMS et est utilisée dans un certain nombre de pays. L'intensité du rayonnement UV est également décrite selon les niveaux bas (0-2), modéré (3-5), élevé (6-7), très élevé (8-10) et extrême (11+).

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