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紫外線指数、またはUV指数は、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）放射の強さを国際標準で測定したものです。これは主に一般の人々を対象とした日次および時間ごとの予報で使用されます。UV指数は、UV放射の強度に直接比例し、人間の皮膚が日焼けする原因となる波長に基づいて調整された、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指数の目的は、適度であれば健康上の利点があるものの、過剰になると日焼け、皮膚の老化、DNA損傷、皮膚がん、免疫抑制[ 2 ]、白内障などの眼の損傷を引き起こすUV放射から人々が効果的に身を守るのを助けることです。
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、紫外線指数が3以上のときに屋外で長時間過ごす場合は、身を守る（例えば、肌に日焼け止めを塗ったり、帽子やサングラスを着用したりする）ことを推奨しています。より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指数は、日焼けに対する紫外線の強度を測定する線形スケールです。たとえば、スペクトルパワー分布が類似していると仮定すると、UV指数12の放射線は、UV指数6の放射線の2倍の強度になります。広範囲の時間スケールにおいて、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、強度や照射時間によって変化しません。[ 5 ]したがって、同様の条件下では、UV指数6の放射線に30分間曝露した後に日焼けする人は、強度が2倍で照射時間が半分であるUV指数12の放射線に15分間曝露した後に、おそらく同様の重度の日焼けを起こすでしょう。[ 6 ]この線形スケールは、対数スケールであるデシベルやリヒタースケールなどの他の一般的な環境スケールとは異なります（スケールの各ステップで重症度が乗算され、指数関数的に増加します）。
指数が0は紫外線がゼロであることを意味し、これは基本的に夜間の場合に当てはまります。指数が10は、紫外線指数が最初に設計された当時、晴れた熱帯地方の夏の正午の日差しにほぼ相当します。現在では、夏の指数値が10台になるのは、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を上回る地域で一般的です。[ 7 ]
UV指数は、特定の場所での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、一部の安価な携帯機器では近似値として算出できます。しかし、天気予報で示される値は通常、コンピューターモデルに基づく予測値です。この予測値は誤差が生じる可能性がありますが（特に雲量が予想外に多い場合や少ない場合）、通常は測定値との差が±1 UV指数単位以内です。[ 8 ]
UV指数が日単位で表示される場合、それは太陽が日中最も高い位置に達する時刻（太陽が南中する時刻）の太陽正午付近の紫外線強度を表し、日の出と日の入りのちょうど中間です。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、太陽天頂角、総オゾン量、対流圏エアロゾル光学的厚さ、標高、雪/氷の反射率、雲の透過率の影響を考慮したコンピューターモデルによって行われます。これらはすべて、地表での紫外線量に影響を与えます。[ 7 ]
UV指数は、地球表面の特定の地点における日焼けを引き起こす紫外線の強度に線形的に関連する数値です。最も懸念される紫外線は295～325 nmの波長スペクトルを占め、より短い波長は地球表面に到達するまでにすでに大部分が吸収されているため、放射照度（W/m²で測定）と単純に関連付けることはできません。しかし、日焼け による皮膚の損傷は波長に関係しており、短い波長の方がはるかに損傷が大きくなります。そのため、UVパワースペクトル（波長1ナノメートルあたりの平方メートルあたりのワット数で表される）は、CIE標準マッキンレー・ディフィー紅斑作用スペクトルとして知られる重み付け曲線で乗算されます。[ 9 ] [ 10 ]スペクトルにはいくつかの古い式があり、最大2%の差が生じます。[ 11 ]結果はスペクトル全体にわたって積分されます。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値が得られます。250nmから298nmまでの波長では正規化重みが1であるため、特定のDUV放射照度の光源は、同じ強度でこれらの波長を放出する放射線源とほぼ同じ量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や皮膚タイプによる反応の違いにより、この関係が実際に成り立たない場合があります。[ 12 ]この指数が設計された当時、典型的な夏の正午の太陽光は250mW /m2程度でした。そのため、便宜上、DUVは25mW /m2で割られ、名目上0から11+までの指数が生成されます[ 13 ] [ 14 ]が、オゾン層破壊により現在ではより高い値になっています。
スペクトル加重原理を説明するために、夏の正午の太陽光における入射パワー密度は、通常、295 nmで0.6 mW/(m 2 )、 305 nmで74 mW/(m 2 ) 、325 nmで478 mW/(m 2 )です。（短波長では既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、波長が短いほど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、同じ照射量の場合、305 nm は 295 nm の 22% のダメージを与え、325 nm は 295 nm の 0.3% のダメージを与えます。）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 指数は 10.6 になります。[ 14 ]
さまざまな気象学者が「日焼け指数」を定義しようと散発的に試み、オゾン層破壊への懸念が高まる中、カナダ環境省の科学者であるジェームズ・B・カー、C・トーマス・マッケルロイ、デイビッド・I・ウォードルがオンタリオ州トロントで現代の紫外線指数を考案しました。カナダ環境省は1992年5月27日の天気予報の一部としてこれを発表し、カナダは翌日の紫外線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 ]他の多くの国もこれに倣い、独自の紫外線指数を発表しました。当初、紫外線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初めて標準化された世界的な紫外線指数[ 17 ]は、一貫性のない地域版を徐々に置き換え、統一された計算方法（カナダの定義）だけでなく、視覚メディア用の標準的な色と図表も規定しました。[ 18 ]
2003年12月29日、ボリビアのリカンカブール火山で地上紫外線指数43.3の世界記録が検出されたが[ 19 ] [ 20 ]、他の科学者は26を超える測定値に異議を唱えている[ 21 ]。
2005年、オーストラリア[ 22 ]と米国[ 23 ] はUVアラートを発令した。両国はアラートを発令する前の基準となる紫外線強度要件は異なるが、共通の目標は紫外線が強い日に太陽光に過剰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ある。
2007年、国連は紫外線指数の発明者であるカー、マッケルロイ、ウォードルに対し、紫外線による公衆衛生リスクの低減に関する広範な功績を称え、イノベーター賞を授与した。[ 24 ]同年、気象学者を対象とした調査では、紫外線指数の開発がウェザーチャンネルの「最も大きな気象現象100選」で11位にランクインした。
以下の推奨事項は、日焼けが軽い平均的な成人（フィッツパトリックの肌の色分類：タイプII）を対象としています。肌の色が濃い人（タイプIV+）は、より多くの日光にさらされても耐えられる可能性が高いですが、子供、高齢者、特に肌の白い成人、医学的な理由[ 25 ]または数日前の紫外線曝露により日光に対する感受性が高い人は、特別な注意が必要です。
その日の予測紫外線指数がさまざまな数値範囲内にある場合、保護に関する推奨事項は次のとおりです。[ 18 ] [ 26 ]
日照予測とアドバイスアプリがいくつかリリースされています。これらは、紫外線指数とフィッツパトリック分類の肌タイプを使用して、日焼けするまでの最大曝露時間を計算します。[ 27 ]フィッツパトリック分類は、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。研究によると、集団内および集団間で大きなばらつきが見られます。たとえば、肌タイプVの被験者の場合、米国ではMEDが60～100 mJ/cm 2であるのに対し、台湾では120～240 mJ/cm 2です。[ 28 ]重み付けを無視すると、9 mJ/cm 2は1紫外線指数時間です。