正方論據如下:1. 紫外線可以穿透雲層,基本不受削弱;2. 陰天地面大氣中顆粒物增多,可能會導致紫外線水平散射增強,遮陽傘難以防護。反方:從常識來看,可見光和紅外線都會受到雲層的明顯削弱,那麼紫外線波長更短,繞過雲層水滴的能力就應該更弱。正方:紫外線是更高能量的光子,直接穿透物體的能力更強一些。反方:查閱了一下資料,雲層中水滴尺度通常在5微米以上,都明顯大於紅外線至紫外線的波長,因此,光線穿過雲層時,應該主要發生“米氏散射”,其散射強度與波長關係不大。因此,如果我們感覺到可見光和紅外線受到了明顯的削弱,紫外線就沒有理由不是如此。陰天顆粒物增多導致水平散射加強的問題,查閱了一些資料,由於陰天不利於大氣汙染物擴散,在汙染嚴重地區的確存在顆粒物升高的關聯性,但這會在多大程度上導致紫外線水平散射加強,沒有找到這方面的研究資料。但我認為這不會是一個重要的因素,因為接近地面的顆粒物層有一個相當的厚度,大概數百米,能夠水平散射影響傘下的厚度相當有限,若是陰天條件下能夠產生足夠強的散射,反而會明顯削弱紫外線的總體強度,足以抵消水平散射的影響。實際上,從香港地區對紫外線的預報來看,霧霾天氣的確會明顯削弱而不是加強紫外線。所以,下面的討論,僅探討雲量本身與紫外線強度的關係。如果查到紫外線強度和陰晴的天氣歷史資料,就不難發現其間的對應關係。大陸地區缺少關於紫外線的預報,據說香港天文臺有每日紫外線強度預報。在那裡,果然找到了需要的東西。“紫外線指數預測方法及影響其準確性的因素”一文,全文引用如下:地面的紫外線強度會隨著不同季節和每日的不同時間而變化。並且受到很多因素影響,包括雲量、臭氧、大氣的懸浮粒子、雨、霧、煙霞等。香港天文臺預測紫外線指數的方法包括兩個步驟:步驟1:利用一條以天文資料及臭氧濃度為輸入引數的方程式,計算在天晴時候的紫外線指數。方程式是根據自1999年收集的觀測資料所匯出來。步驟2:將晴空紫外線指數乘以一些調整引數便可得出紫外線指數的預測值。調整引數的大小視乎預測的雲量及雲種,與及是否有雨、霧或煙霞。預報方法的詳情可參考天文臺技術文章 "Measurement and Forecasting of Ultraviolet Index in Hong Kong" (只提供英文版本)。影響紫外線指數預測準確性的因素
在使用紫外線指數預測的時候,除考慮包括雲量、雲種、臭氧、雨、霧、煙霞等天氣因素預報的不確定度,同時還要留意個人所處地點和高度可引致的變化。海拔高度每上升1000公尺,紫外線強度會增加百分之十二。另外,人體吸收到的紫外線亦和地表的反照率有關。如果身處海灘的話,要注意兩點。第一:沙會反射部分紫外線;第二:就算在水下半公尺,紫外線強度仍然維持有水面強度的百分之四十。(參考:"Global Solar UV Index: A Practical Guide" , World Health Organization, 2002 (只提供英文版本))
繼續查閱此文中提及的技術文章"Measurement and Forecasting of Ultraviolet Index in Hong Kong" ,其中提到,0~6 oktas 的雲來說,對紫外線的削弱作用可以忽略不計,原因可能是“未被雲層完全覆蓋的天空中,雲層邊緣的反射作用可能抵消了雲層對紫外線的吸收”。對於7~8oktas的雲來說,積雲(cumulus)的吸收只有5%,這種雲也是分佈是的朵狀雲。“對於其它型別的雲,吸收可以到50%”。我們說的“陰天”應該通常是指雲層連續的情況,這時候對紫外線的削弱應該是明顯的。參考香港天文臺“紫外線指數”的分級,50%的削弱,一般可以將紫外線強度降至中等程度。
跟戶外的朋友們聊到這個話題。
正方論據如下:1. 紫外線可以穿透雲層,基本不受削弱;2. 陰天地面大氣中顆粒物增多,可能會導致紫外線水平散射增強,遮陽傘難以防護。反方:從常識來看,可見光和紅外線都會受到雲層的明顯削弱,那麼紫外線波長更短,繞過雲層水滴的能力就應該更弱。正方:紫外線是更高能量的光子,直接穿透物體的能力更強一些。反方:查閱了一下資料,雲層中水滴尺度通常在5微米以上,都明顯大於紅外線至紫外線的波長,因此,光線穿過雲層時,應該主要發生“米氏散射”,其散射強度與波長關係不大。因此,如果我們感覺到可見光和紅外線受到了明顯的削弱,紫外線就沒有理由不是如此。陰天顆粒物增多導致水平散射加強的問題,查閱了一些資料,由於陰天不利於大氣汙染物擴散,在汙染嚴重地區的確存在顆粒物升高的關聯性,但這會在多大程度上導致紫外線水平散射加強,沒有找到這方面的研究資料。但我認為這不會是一個重要的因素,因為接近地面的顆粒物層有一個相當的厚度,大概數百米,能夠水平散射影響傘下的厚度相當有限,若是陰天條件下能夠產生足夠強的散射,反而會明顯削弱紫外線的總體強度,足以抵消水平散射的影響。實際上,從香港地區對紫外線的預報來看,霧霾天氣的確會明顯削弱而不是加強紫外線。所以,下面的討論,僅探討雲量本身與紫外線強度的關係。如果查到紫外線強度和陰晴的天氣歷史資料,就不難發現其間的對應關係。大陸地區缺少關於紫外線的預報,據說香港天文臺有每日紫外線強度預報。在那裡,果然找到了需要的東西。“紫外線指數預測方法及影響其準確性的因素”一文,全文引用如下:地面的紫外線強度會隨著不同季節和每日的不同時間而變化。並且受到很多因素影響,包括雲量、臭氧、大氣的懸浮粒子、雨、霧、煙霞等。香港天文臺預測紫外線指數的方法包括兩個步驟:步驟1:利用一條以天文資料及臭氧濃度為輸入引數的方程式,計算在天晴時候的紫外線指數。方程式是根據自1999年收集的觀測資料所匯出來。步驟2:將晴空紫外線指數乘以一些調整引數便可得出紫外線指數的預測值。調整引數的大小視乎預測的雲量及雲種,與及是否有雨、霧或煙霞。預報方法的詳情可參考天文臺技術文章 "Measurement and Forecasting of Ultraviolet Index in Hong Kong" (只提供英文版本)。影響紫外線指數預測準確性的因素就雲的影響來說,在一般情況下它們會減弱紫外線,但亦有個案是由於零散雲塊的邊緣反射而增加了到達地面的紫外線。
在使用紫外線指數預測的時候,除考慮包括雲量、雲種、臭氧、雨、霧、煙霞等天氣因素預報的不確定度,同時還要留意個人所處地點和高度可引致的變化。海拔高度每上升1000公尺,紫外線強度會增加百分之十二。另外,人體吸收到的紫外線亦和地表的反照率有關。如果身處海灘的話,要注意兩點。第一:沙會反射部分紫外線;第二:就算在水下半公尺,紫外線強度仍然維持有水面強度的百分之四十。(參考:"Global Solar UV Index: A Practical Guide" , World Health Organization, 2002 (只提供英文版本))
就上述原因,建議市民在參考天文臺的紫外線指數預測時,應留意當時的天色、所處地點和高度而採取適當的防曬措施。
繼續查閱此文中提及的技術文章"Measurement and Forecasting of Ultraviolet Index in Hong Kong" ,其中提到,0~6 oktas 的雲來說,對紫外線的削弱作用可以忽略不計,原因可能是“未被雲層完全覆蓋的天空中,雲層邊緣的反射作用可能抵消了雲層對紫外線的吸收”。對於7~8oktas的雲來說,積雲(cumulus)的吸收只有5%,這種雲也是分佈是的朵狀雲。“對於其它型別的雲,吸收可以到50%”。我們說的“陰天”應該通常是指雲層連續的情況,這時候對紫外線的削弱應該是明顯的。參考香港天文臺“紫外線指數”的分級,50%的削弱,一般可以將紫外線強度降至中等程度。利用香港地區二零一五年四月每日天氣資料 和二零一五年四月每日平均及最高紫外線指數 ,進行實證分析,繪對比圖如下。顯然,無論是日平均紫外線強度還是峰值紫外線強度都與雲量呈現明顯的負相關關係。
總結一下,紫外線強度與雲量呈現明顯的負相關關係,陰天不會使紫外線更強。但是,在夏季正午前後,即使雲層連續的陰天,仍有中等強度的紫外線,長時間暴露在這樣的紫外線強度下,仍然是有害的。對於雲層不連續的情況,比如所謂的瓦片雲,紫外線強度基本沒有下降,切不可掉以輕心。