Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Traceability for surface spectral ultraviolet radiation

Die solare UV-Strahlung bewirkt Photolyse in der Atmosphäre, d. h. sie spaltet Moleküle, und beeinflusst dadurch in vielfältiger Weise die Umwelt. Die Ultraviolettstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 280und 315 nm (UV-B) ist besonders biologisch bedeutsam, denn Photonen in diesem Wellenlängenbereich können DNA-Moleküle und Proteine lebender Organismen schädigen. Abschätzungen der WHO zufolge könnte ein zehnprozentiger Anstieg in der UV-Strahlung an der Erdoberfläche jährlich zusätzlich 300.000 epitheliale Hauttumore und 4.500 Melanomen und zwischen 1,6 und 1,75 Millionen weitere Fälle an grauem Star verursachen. UV-B-Strahlung ist aber auch wesentlich für die Bildung von Vitamin D im menschlichen Körper und damit für die menschliche Gesundheit. Eine bekannte durch Vitamin D-Mangel verursachte Erkrankung isr Rachitits. Ein Abwägen von Risiken und Nutzen solarer UV-Strahlung ist daher essentiell.

Vermutlich durch Aerosole und Änderungen in Wolkenvorkommen und -lichtundurchlässigkeit verursachte Veränderungen in der Atmosphäre in den letzten Jahrzehnten haben zu Langzeitveränderungen in der Sonneneinstrahlung an der Erdoberfläche geführt. Da es schwierig ist, über lange Zeiten diese kleinen Veränderungen zu beobachten, konnte die Effekte auf die UV-Strahlung noch nicht ausreichend quantifiziert werden. Es wird erwartet, dass zukünftige Veränderungen in der UV-Strahlung durch atmosphärische Veränderungen in einer ähnlichen Größenordnung liegen werden. Daher sind Messungen erforderlich, die deutlich kleinere Unsicherheiten aufweisen, als es bisher der Fall ist.

Ziel des Projekts ist, Messungen der spektralen Ultraviolettstrahlung an der Erdoberfläche zu verbessern und damit verlässlicher zu machen, indem neue Beobachtungstechniken und Instrumente entwickelt werden. Erreicht werden soll, dass rückführbare Messungen der UV-Bestrahlungsstärke mit einer Unsicherheit von 2 % möglich werden. Kalibriereinrichtungen für UV-Beobachtungsinstrumente haben derzeit Genauigkeitsgrenzen bei ±5 %, wobei Diskrepanzen zwischen Instrumenten typischerweise im Bereich von 10 - 15 % liegen.

Die PTB leitet im Projekt das Arbeitspaket, das sich mit der Rückführbarkeit der spektralen Bestrahlungsstärke befasst. Die Arbeiten zielen darauf, die Rückführungskette von Messungen solarer UV-Strahlung auf das internationale Einheitensystem zu verkürzen und die zugehörigen Transferunsicherheiten zu verringern. Für Feldmessungen sollen Unsicherheiten im Bereich von 1 % erreicht werden. Dies ist vergleichbar mit Unsicherheiten, wie sie in nationalen Metrologieinstituten für primäre Skalen der spektralen Bestrahlungsstärke realisiert werden.

Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:

http://projects.pmodwrc.ch/env03/ 

Ansprechpartner

Dr. Saulius Nevas
Tel.: 0531 - 592 4115
E-Mail: saulius.nevas@ptb.de