正方论据如下:1. 紫外线可以穿透云层,基本不受削弱;2. 阴天地面大气中颗粒物增多,可能会导致紫外线水平散射增强,遮阳伞难以防护。反方:从常识来看,可见光和红外线都会受到云层的明显削弱,那么紫外线波长更短,绕过云层水滴的能力就应该更弱。正方:紫外线是更高能量的光子,直接穿透物体的能力更强一些。反方:查阅了一下数据,云层中水滴尺度通常在5微米以上,都明显大于红外线至紫外线的波长,因此,光线穿过云层时,应该主要发生“米氏散射”,其散射强度与波长关系不大。因此,如果我们感觉到可见光和红外线受到了明显的削弱,紫外线就没有理由不是如此。
阴天颗粒物增多导致水平散射加强的问题,查阅了一些资料,由于阴天不利于大气污染物扩散,在污染严重地区的确存在颗粒物升高的关联性,但这会在多大程度上导致紫外线水平散射加强,没有找到这方面的研究资料。但我认为这不会是一个重要的因素,因为接近地面的颗粒物层有一个相当的厚度,大概数百米,能够水平散射影响伞下的厚度相当有限,若是阴天条件下能够产生足够强的散射,反而会明显削弱紫外线的总体强度,足以抵消水平散射的影响。实际上,从香港地区对紫外线的预报来看,雾霾天气的确会明显削弱而不是加强紫外线。所以,下面的讨论,仅探讨云量本身与紫外线强度的关系。
如果查到紫外线强度和阴晴的天气历史数据,就不难发现其间的对应关系。大陆地区缺少关于紫外线的预报,据说香港天文台有每日紫外线强度预报。在那里,果然找到了需要的东西。“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。香港天文台預測紫外線指數的方法包括兩個步驟: | |||||||
步驟1: | 利用一條以天文數據及臭氧濃度為輸入參數的方程式,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導出來。 | ||||||
步驟2: | 將晴空紫外線指數乘以一些調整參數便可得出紫外線指數的預測值。調整參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台技術文章"Measurement and Forecasting of Ultraviolet Indexin 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" , WorldHealth Organization, 2002 (只提供英文版本)) 就上述原因,建議市民在參考天文台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。 |
继续查阅此文中提及的技术文章"Measurement and Forecasting of Ultraviolet Index in HongKong",其中提到,0~6oktas的云来说,对紫外线的削弱作用可以忽略不计,原因可能是“未被云层完全覆盖的天空中,云层边缘的反射作用可能抵消了云层对紫外线的吸收”。
对于7~8oktas的云来说,积云(cumulus)的吸收只有5%,这种云也是分布是的朵状云。“对于其它类型的云,吸收可以到50%”。我们说的“阴天”应该通常是指云层连续的情况,这时候对紫外线的削弱应该是明显的。参考香港天文台“紫外線指數”的分级,50%的削弱,一般可以将紫外线强度降至中等程度。
利用香港地区二零一五年四月每日天气數據和二零一五年四月每日平均及最高紫外線指數,进行实证分析,绘对比图如下。显然,无论是日平均紫外线强度还是峰值紫外线强度都与云量呈现明显的负相关关系。
总结一下,紫外线强度与云量呈现明显的负相关关系,阴天不会使紫外线更强。但是,在夏季正午前后,即使云层连续的阴天,仍有中等强度的紫外线,长时间暴露在这样的紫外线强度下,仍然是有害的。对于云层不连续的情况,比如所谓的瓦片云,紫外线强度基本没有下降,切不可掉以轻心。