World Meteorological Day

Ieder jaar wordt op 23 maart het ontstaan van de Wereld Meteorologische Organisatie (op 23 maart 1950) gevierd met de Wereld Meteorologische Dag. Verschillende activiteiten over de hele wereld beklemtonen de essentiële bijdragen van nationale meteorologische en hydrologische instituten tot de veiligheid en het welzijn van de maatschappij. Iedere keer wordt er een specifiek thema in de schijnwerpers gezet. Het thema voor 2019, “De zon, de aarde en het weer”, behandelt het belang en de invloed van de zon in ons dagelijkse leven. De zon heeft niet alleen impact op hittegolven, klimaatsverandering, uv-straling en de ozonlaag, maar ook op hernieuwbare energie. Naar aanleiding van de Wereld Meteorologische Dag zet het KMI haar activiteiten omtrent uv-straling en ozon in de verf.

(bron: https://worldmetday.wmo.int/en/conf)

Wat is het belang van uv-straling?

De zon zendt elektromagnetische straling uit in het zichtbare en onzichtbare licht op verschillende golflengten. De meeste zonnestralen worden echter opgeslorpt door de atmosfeer waardoor enkel zichtbaar licht en een deel van de ultraviolette en infrarode straling het aardoppervlak bereiken. Uv-straling heeft een korte golflengte van 200 tot 400 nm en wordt vaak verder opgesplitst in uv-A, uv-B en uv-C straling. Uv-C stralen worden volledig door de atmosfeer geabsorbeerd, terwijl ozon in de stratosfeer een groot deel van de uv-B straling tegenhoudt. . Bijna alle uv-A straling, tot slot, bereikt  het aardoppervlak.  

Een aantal factoren beïnvloeden de hoeveelheid uv-straling aan het aardoppervlak. Zo speelt bijvoorbeeld de hoogte van de zon, die afhankelijk is van de dag van het jaar en de locatie, een belangrijke rol. Hoe hoger de zon aan de hemel, hoe meer uv-straling het aardoppervlak bereikt. Ook de hoogte waarop je je bevindt is van belang: hoe hoger, hoe korter het pad van de uv-stralen door de atmosfeer en hoe minder de uv-stralen zijn verzwakt. Ook de helderheid (albedo) van het oppervlak speelt een rol. Sneeuw en helder zand, bijvoorbeeld, reflecteren veel licht (hoge albedo) en zullen de uv-index doen toenemen door extra weerkaatsing van de uv-stralen. De aanwezigheid van wolken zorgt er meestal voor dat minder uv-straling het aardoppervlak bereikt. Soms reflecteren de randen van de wolken uv-straling waardoor er juist meer uv het aardoppervlak bereikt. Dit hangt af van het type, de hoogte en de dikte van de wolkenlaag. Het voorspellen van bewolking is zeer moeilijk waardoor het lastig is om de uv-index nauwkeurig te bepalen. Daarom vermeldt het KMI enkel de uv-index die je mag verwachten indien er geen bewolking is. Tot slot spelen atmosferische bestanddelen zoals stofdeeltjes en ozon een belangrijke rol. Ozon in de stratosfeer slorpt uv-straling (meer specifiek uv-B) op. Hoe meer ozon, hoe minder uv-straling het aardoppervlak bereikt. Stofdeeltjes (aerosolen) verstrooien het licht en kunnen hierdoor de uv-straling aan het oppervlak afzwakken, maar in mindere mate dan ozon.

Uv-straling is belangrijk voor de mens, want het zorgt enerzijds voor de aanmaak van vitamine D (dat zorgt voor sterke botten en tanden), maar het is anderzijds gevaarlijk. Te lange blootstelling aan uv-B stralen leidt tot  zonnebrand. Teveel uv-licht versnelt op langere termijn het verouderingsproces van je huid (rimpels) en berokkent schade aan ogen en het immuunsysteem. Veel gevaarlijker nog is het sterk verhoogde risico op huidkanker.

Om het publiek te informeren omtrent het verwachte niveau van uv-straling, werd de uv-index in het leven geroepen door de Wereld Gezondheidsorganisatie (WHO) en de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO). De uv-index is een maat voor de intensiteit van de uv-straling van de zon. Hoe hoger de index, hoe gevaarlijker het is om lang onbeschermd in te zon te blijven.

Het KMI en uv-onderzoek

Het KMI beschikt in Ukkel over twee instrumenten (Brewer spectrofotometers; zie fig. 1) die de uv-straling aan het aardoppervlak meten.

Fig. 1: De twee Brewer spectrofotometers op het dak van het KMI te Ukkel.

Uit deze metingen berekenen we de uv-index. Deze index staat samen met de voorspelde waarde in een grafiek op onze website. Hierdoor kan iedereen in bijna-reële tijd de uv-index te Ukkel volgen.

Fig. 2: Voorspelde (grijze lijn en lichte kleuren) en waargenomen (zwarte lijn met markeringen, donkere kleuren) uv-index zoals terug te vinden op onze website (voorbeeld van de waarneming op 21/03/2019).

Daarnaast vermeldt onze website ook de voorspelde waarde voor de komende tien dagen.

Voorspelde uv-index voor de komende tien dagen (voorbeeld van de voorspelling op 22/03/2019).

Naast het meten, voorspellen en rapporteren van de uv-index op onze website, bestudeert het KMI ook de lange tijdreeks (1991-nu) van de uv-index waarnemingen te Ukkel.

Fig. 4: Gemeten maximum dagelijkse uv-index te Ukkel voor de periode 1991-2019.
Fig. 5: Trend in de uv-dosis gemeten te Ukkel voor de periode 1991-2018. De trend werd berekend op basis van maandelijkse anomalieën.

Voor de volledige observatieperiode berekenen we trends uit onze tijdreeks en proberen we de waargenomen veranderingen  te verklaren aan de hand van andere parameters zoals bijvoorbeeld ozonmetingen. Dezelfde instrumenten waarmee we uv-straling meten nemen ook de totale hoeveelheid ozon waar. Daarnaast beschikt het KMI in Ukkel ook over een lange tijdreeks (1969-nu) van ozonsondemetingen die verticale ozonprofielen tot 35 km hoogte weergeven. Dit jaar vieren we in Ukkel de 50ste verjaardag van onze ozonsondemetingen met een evenement later op het jaar waarbij ozondatagebruikers, beleidsmakers, belanghebbenden en internationale experten uitgenodigd worden op het KMI.

Het KMI beschikt niet enkel over Brewer spectrofotometers in Ukkel, maar heeft ook zo’n instrument op het Belgische onderzoekstation Princess Elisabeth in Utsteinen, Antarctica. De aanwezigheid van het ozongat in de lente boven Antarctica maakt het uitermate interessant om er over zowel uv- als ozonwaarnemingen te beschikken. Hieronder (Fig. 6) vind je enkele figuren met uv- en ozonwaarnemingen te Utsteinen.

Fig. 6: Dagelijkse maximale uv-index (links) en dagelijks gemiddelde ozonwaarde (rechts) aan het Prinses Elisabeth station.

Figuur 6 (links) toont de dagelijkse maximale uv-index aan het Prinses Elisabeth station. Ons instrument meet enkel tijdens de zomer en de maximale waarden worden dus tegen eind december bereikt wanneer de zon hoogst staat. De verschillen tussen de individuele jaren zijn te wijten aan de variabiliteit van de totale hoeveelheid ozon in de atmosferische kolom (zie figuur 6 (rechts)). De waarden variëren gewoonlijk tussen 250 en 300 Dobson units afhankelijk  van de sterkte van het ozongat.