紫外線指数

紫外線指数（UVインデックス）は、特定の場所と時間における日焼けを引き起こす紫外線（UV）の強さを計測する国際標準指標です。主に一般向けの日次および時間別予報に使用されます。UVインデックスは、UV放射の強度に正比例し、人間の皮膚が日焼けする原因に基づいて波長を調整する、オープンエンドの線形スケールとして設計されています。^[1] UVインデックスの目的は、人々が紫外線から効果的に身を守ることです。紫外線は適度であれば健康に良い効果をもたらしますが、過剰に摂取すると日焼け、皮膚の老化、DNA損傷、皮膚がん、免疫抑制、^[2]および白内障などの目の損傷を引き起こします。

この尺度は1992年にカナダの科学者によって開発され、その後1994年に国連の 世界保健機関と世界気象機関によって採用され標準化されました。 ^[3]公衆衛生機関は、UVインデックスが3以上のときに屋外で長時間過ごす場合は、自分自身を守ること（たとえば、肌に日焼け止めを塗り、帽子とサングラスを着用する）を推奨しています。詳細な推奨事項については、下の表を参照してください。

UVインデックスは、日焼けに対する紫外線の強さを測る線形スケールです。たとえば、同様のスペクトルパワー分布を想定すると、UVインデックス12の放射線は、UVインデックス6の放射線の2倍の強さです。広範囲の時間スケールで、制御された紫外線に対する日焼けは、照射された光子の総数に比例して発生し、強度や曝露時間によって変化しません。^[5]そのため、同様の条件下では、UVインデックス6の放射線に30分曝露して日焼けした人は、UVインデックス12の放射線に15分曝露した後でも日焼けする可能性が最も高くなります。これは、強度が2倍で曝露時間が半分であるためです。^{[6]この線形スケールは、}デシベルやリヒタースケールなどの対数スケール（重症度がスケールの各ステップで乗算され、指数関数的に増加する）である他の一般的な環境スケールとは異なります。

指数0は紫外線ゼロに相当し、基本的には夜間に当てはまります。指数10は、紫外線指数が最初に設計された当時、熱帯地方の晴れた夏の正午の太陽光にほぼ相当します。現在では、熱帯の緯度、山岳地帯、氷や水の反射率が高い地域、オゾン層の破壊が平均以上である地域では、夏の指数値が10台になるのが一般的です。^[7]

UVインデックスは、安価な携帯機器で近似値を求めることができるため、特定の場所のUVスペクトルパワーを直接測定することで計算できますが、天気予報で示される値は、通常、コンピュータモデルに基づく予測値です。これは誤差がある可能性がありますが（特に雲の状態が予想外に濃かったり薄かったりする場合）、通常は測定値と±1 UVインデックス単位以内です。^[8]

UVインデックスが日単位で示される場合、それは日の出と日の入りの中間、太陽正午と呼ばれる太陽の1日で最も高い地点付近の紫外線強度を表します。これは通常、11:30から12:30の間、または夏時間が実施されている地域では12:30から13:30の間に発生します。予測は、太陽と地球の距離、太陽の天頂角、オゾン総量、対流圏エアロゾルの光学的厚さ、標高、雪/氷の反射率、雲の透過率など、地表の紫外線量に影響を与える効果を考慮したコンピューターモデルによって行われます。^[7]

UV インデックスは、地球表面の特定の地点における日焼けを引き起こす UV 放射の強度に比例する数値です。最も懸念される UV は 295 ～ 325 nm の波長のスペクトルを占め、より短い波長は地球表面に到達するまでにすでにかなり吸収されているため、UV インデックスは放射照度( W / m ²で測定) と単純に関連づけることはできません。ただし、日焼けによる皮膚の損傷は波長に関連し、波長が短いほど損傷が大きくなります。したがって、UV パワー スペクトル (波長 1 ナノメートルあたりのワット数として表される) には、CIE標準のマッキンレー – ディフィー紅斑作用スペクトルと呼ばれる加重曲線が掛けられます。 ^{[9] [10]}スペクトルには古い計算式がいくつかあり、最大 2% の差が生じます。^[11]この結果はスペクトル全体にわたって統合されます。これにより、ディフィー加重紫外線放射照度（DUV）または紅斑線量率と呼ばれる加重数値が得られます。正規化加重は250nmから298nmの波長では1であるため、特定のDUV放射照度の光源は、同じ強度でそれらの波長を放射する放射線源とほぼ同じくらいの日焼けを引き起こしますが、スペクトル定義の不正確さと皮膚のタイプによるさまざまな反応により、この関係が実際には成り立たない可能性があります。 ^[12]この指数が設計されたとき、典型的な真夏の日中の太陽光は約250 mW/m ²でした。したがって、便宜上、DUVを25 mW/m ²で割って指数を作成します^{[13] [14]}名目上は0から11+ですが、オゾン層の破壊により現在はより高い値になっています。

スペクトル加重の原理を説明すると、夏の正午の太陽光の入射電力密度は、通常、295 nm で 0.6 mW/(nm m 2 )、305 nm で 74 mW/(nm m ^{2 )}、325 nm で 478 mW/(nm m ² ) です。(短波長ではすでに大気中で大きな吸収が起こっていることに注意してください。)これらの数値に適用される紅斑加重係数は、それぞれ 1.0、0.22、0.003 です。 （また、波長が短くなることで日焼けによるダメージが大幅に増加することにも注意してください。たとえば、同じ放射照度の場合、305 nm は 295 nm の 22% のダメージがあり、325 nm は 295 nm の 0.3% のダメージがあります。）290 nm から 400 nm の全スペクトル範囲にわたってすべての中間重み付けを使用してこれらの値を積分すると^{[13]、 264 mW/m 2} （DUV）という数値が得られ、これを 25 mW/m ²で割ると UV インデックスは 10.6 になります。^[14]

さまざまな気象学者が散発的に「日焼け指数」を定義しようと試み、オゾン層の破壊に対する懸念が高まった後、カナダ環境省の科学者ジェームズ・B・カー、C・トーマス・マッケルロイ、およびデビッド・I・ウォードルが、オンタリオ州トロントで現代のUV指数を考案しました。カナダ環境省は、1992年5月27日に天気予報の一部としてこれを発表し、カナダは翌日のUVレベルの公式予測を発表した世界初の国となりました。^{[15] [16]}他の多くの国も独自のUV指数でこれに追随しました。当初、UV指数の計算方法と報告方法は国によって大きく異なっていました。1994年に世界保健機関と世界気象機関によって最初に標準化されたグローバルUV指数^[17]は、統一された計算方法（カナダの定義）だけでなく、視覚メディアの標準的な色とグラフィックも指定し、徐々に一貫性のない地域バージョンに取って代わりました。^[18]

2003年12月29日、ボリビアのリカンカブール火山で地上レベルの紫外線指数43.3という世界記録が記録されたが^{[19] [20]、}他の科学者は26を超える数値に異論を唱えている。^[21]

2005年、オーストラリア^[22]と米国^[23] はUVアラートを開始しました。両国はアラートを発令する前の基準となるUV強度要件が異なりますが、共通の目標は紫外線が強い日に太陽に過度にさらされることの危険性に対する意識を高めることです。

2007年、国連は紫外線による公衆衛生リスクの軽減に向けた多大な功績を称え、UVインデックスの発明者であるカー、マックエルロイ、ウォードルの3人にイノベーター賞を授与した。^[24]同年、気象学者を対象にした調査では、UVインデックスの開発がウェザーチャンネルの「100大気象現象」で第11位にランクされた。

2022年には、世界保健機関（WHO）、世界気象機関（WMO）、国連環境計画（UNEP）、国際労働機関（ILO）によって、紫外線（UV）放射レベルに関する地域的な情報を提供する携帯電話アプリケーションがリリースされました。^[25]

以下の推奨事項は、軽く日焼けした肌を持つ平均的な成人向けです^[要出典]（フィッツパトリック皮膚色スケール：タイプII）。より黒い肌（タイプIV+）の人は、より多くの日光への曝露に耐えられる可能性が高いですが、子供、高齢者、特に色白の成人、医学的な理由^[26]または前日の紫外線曝露により 日光に対する過敏症が強い人には特別な注意が必要です。

その日の予測紫外線指数が様々な数値範囲内にある場合、予防のための推奨事項は次のとおりです。^{[18] [27]}

日照予測やアドバイスを行うアプリがいくつかリリースされている。これらはUVインデックスとフィッツパトリックの肌タイプスケールを使用して、日焼けするまでの最大曝露時間を計算します。^[28]フィッツパトリックのスケールは、日焼けに必要な最小放射線量を正確に推定するには不十分です。研究により、集団内および集団間で大きなばらつきがあることがわかりました。たとえば、肌タイプVの被験者の場合、米国のMEDは60〜100 mJ/cm ²であるのに対し、台湾では120〜240 mJ/cm ²です。^[29]重み付けを無視すると、9 mJ/cm ²は1 UVインデックス時間です。

• フィッツパトリックスケール
• 日光曝露による健康への影響
• 日焼け防止服
• 日焼け止め

• リアルタイムの世界紫外線指数 - 地球の現在の紫外線指数をグラフィックで表示します。
• 放射線：紫外線（UV）指数 - 世界保健機関
• ヨーロッパの紫外線指数予報 - 欧州気候保健観測所
• オーストラリアの紫外線指数予報 - オーストラリア気象局
• 米国の紫外線指数予報 - 国立気象局: 気候予測センター
• UV インデックス予報 - 今日の UV インデックス: 米国の 1 時間ごとの UV インデックス予報