CIE 151-2003 SPECTRAL WEIGHTING OF SOLAR ULTRAVIOLET RADIATION《阳光紫外辐射的光谱加权》.pdf

1、SPECTRAL WEIGHTING OF SOLARULTRAVIOLET RADIATIONCIE 151:2003UDC: 612.014.481-06 Descriptor: Optical radiation effects on humanISBN 3 901 906 20 7THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATIONThe International Commission on Illumination (CIE) is an organisation devoted to international co-operation and

2、 exchange ofinformation among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists ofthe National Committees in 37 countries and one geographical area and of 5 associate members.The objectives of the CIE are :1. To provide an international forum fo

3、r the discussion of all matters relating to the science, technology and art in the fieldsof light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries.2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting.3. To provide guidance

4、 in the application of principles and procedures in the development of international and nationalstandards in the fields of light and lighting.4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science,technology and art in the fields of li

5、ght and lighting.5. To maintain liaison and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to thescience, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting.The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about 20 Techn

6、ical Committees. This work covers subjectsranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed bythese international Divisions of the CIE are accepted throughout the world.A plenary session is held every four years at which the work of

7、 the Divisions and Technical Committees is reviewed, reportedand plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such itoccupies an important position among international organisations.LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LCLAIRAGELa Commissi

8、on Internationale de lclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale etlchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science de lclairage. Elleest compose de Comits Nationaux reprsentant 37 pays plus un territoire g

9、ographique, et de 5 membres associs.Les objectifs de la CIE sont :1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de lalumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations dans ces domaines.2. Dlaborer des normes et des

10、 mthodes de base pour la mtrologie dans les domaines de la lumire et de lclairage.3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales etnationales dans les domaines de la lumire et de lclairage.4. De prparer et publier des normes, rapports

11、 et autres textes, concernant toutes matires relatives la science, latechnologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage.5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernes par dessujets relatifs la science, la technologie

12、, la normalisation et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage.Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudesstendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapportstechn

13、iques labors par ces Divisions Internationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier.Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapportet tablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute

14、autorit en ce qui concerne tous lesaspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisationsinternationales.DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSIONDie Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen

15、 Zusammenarbeit unddem Austausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnikwidmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in 37 Lndern und einem geographischen Gebiet und aus5 assoziierten Mitgliedern.Die Ziele der CIE sind :

16、1. Ein internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst derLichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein.2. Grundnormen und Verfahren der Metechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu

17、entwickeln.3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwicklung internationaler und nationaler Normenauf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen.4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet derWissenschaft,

18、 Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen.5. Liaison und technische Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen derWissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben.Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit

19、etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete mitgrundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von dieseninternational zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt.Tagungen werden

20、 alle vier Jahre abgehalten, in der die Arbeiten der Divisionen berprft und berichtet und neue Plne frdie Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtungangesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internati

21、onalen Organisationen.Published by theCOMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGECIE Central BureauKegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIATel: +43(01)714 31 87 0, Fax: +43(01)713 08 38 18e-mail: ciecbping.atWWW: http:/www.cie.co.at/g211 CIE 2003SPECTRAL WEIGHTING OF SOLARULTRAVIOLET RADIATIONCIE 151:2003U

22、DC: 612.014.481-06 Descriptor: Optical radiation effects on humanISBN 3 901 906 20 7CIE 151:2003IIThis Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 6-25 of Division 6“Photobiology and Photochemistry” and has been approved by the Board of Administration ofthe Commission International

23、e de lEclairage for study and application. The document reportson current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described,and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should benoted, however, that the status of this document is

24、advisory and not mandatory. The latestCIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequentamendments.Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 6-25 de la Division 6“Photobiologie et Photochimie” et a t approuv par le Bureau de la CommissionInternationale de l

25、Eclairage, pour tude et emploi. Le document expose les connaissances etlexprience courantes dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Ilest destin tre utilis par les membres de la CIE et par tout les intresss. Il fautcependant noter que ce document est indicatif et non obli

26、gatoire. Il faut consulter les plusrcents comptes rendus de la CIE, ou le CIE NEWS, en ce qui concerne des amendementsnouveaux ventuels.Dieser Technische Bericht ist vom CIE Technischen Komitee 6-25 der Division 6“Photobiologie und Photochemie” ausgearbeitet und vom Vorstand der CommissionInternatio

27、nale de lEclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigenStand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; esist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es solltejedoch beachtet werden, da das Dokument eine

28、 Empfehlung und keine Vorschrift ist. Dieneuesten CIE-Tagungsberichte oder das CIE NEWS sollten im Hinblick auf mgliche spterenderungen zu Rate gezogen werden.Any mention of organisations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilstevery care has been taken in the compilation of any lis

29、ts, up to the time of going to press,these may not be comprehensive.Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr lesoin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail nesaurait tre exhaustif.Die Erwhnung von Organisationen oder

30、 Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch dieCIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt derDrucklegung angewendet wurde, ist es mglich, da diese nicht vollstndig sind. CIE, 2003 All rights reservedCIE 151:2003IIIThe following contributors took part in the

31、preparation of technical report TC 6-25 “TheConventional Solar Day Weighted by UV Action Spectra“. The Technical Committee comesunder CIE Division 6 “Photobiology and Photochemistry“.Chair: Stephen Wengraitis USACommittee Members: Mario Blumthaler AustriaJean-Pierre Csarini FranceErin Chaney USAPete

32、r Koepke GermanySasha Madronich USAJnos Schanda HungaryDavid Sliney USAFrederick Urbach USAAnn Webb United KingdomUlf Wester SwedenCIE 151:2003IVCONTENTSSUMMARY VRESUME VZUSAMMENFASSUNG V1. REPORT OBJECTIVE AND SCOPE 12. BACKGROUND BENEFITS AND HAZARDS OF SOLAR ULTRAVIOLETRADIATION (UVR), AND ENVIRO

33、NMENTAL FACTORS AFFECTING SOLARULTRAVIOLET (UV) IRRADIANCE 13. DETERMINING THE PHOTOBIOLOGICAL EFFECTIVENESS OF SOLAR UVREXPOSURE “THE EFFECTIVE EXPOSURE DOSE RATE” 34. BASIS OF THE DATA TABLES IN THIS REPORT 34.1 Sources of data 34.2 Model parameters and photobiological action spectra used 44.3 For

34、 comparative purposes: Tables of average daily erythemal doses 55. ATTENUATION OF UVR FROM POLLUTANTS AND CLOUDS 56. DISCUSSION OF UNCERTAINTIES 66.1 Uncertainties in model calculations and instrumental measurements 66.2 Model-to-measurement intercomparisons 66.3 Model-to-model intercomparisons 66.4

35、 The “Altitude Effect” on UVR exposure 77. RECOMMENDATIONS 88. DATA TABLES 89. REFERENCES 13APPENDIX A GRAPHICAL REPRESENTATION OF THE ACTION SPECTRA USEDIN THIS REPORT FROM 280-400 NM 18APPENDIX B ACTION SPECTRA USED IN THIS REPORT 19APPENDIX C BRIEF LIST OF MODELS THAT HAVE BEEN USED FORCALCULATIN

36、G SOLAR UVR EXPOSURE 23APPENDIX D. ALBEDO PROPERTIES OF VARIOUS SURFACES 24APPENDIX E AVERAGE DAILY ERYTHEMAL DOSES, CALCULATED FROMSEASONAL ERYTHEMAL DOSES MEASURED AT VARIOUS LOCATIONS IN THEUNITED STATES 25APPENDIX F ADDITIONAL PARAMETERS FOR THE STAR MODEL USED IN THISREPORT 26CIE 151:2003VSPECT

37、RAL WEIGHTING OF SOLAR ULTRAVIOLET RADIATIONSUMMARYSolar radiation has long been correlated with many beneficial and harmful biological effects.Excessive ultraviolet radiation exposure has been identified as a contributor to several short-and long-term health problems, including erythema, photokerat

38、itis, cataract, and skin cancer.The photobiological effectiveness of ultraviolet radiation at causing a biological effect varieswith wavelength, and the variation of a given effectiveness function with wavelength isreferred to as the “action spectrum” for that type of effect. When the spectral distr

39、ibution ofsunlight or of an artificial light source is weighted by an action spectrum, the result is the“effective irradiance” of that light source for causing the biological effect. Comparison of theeffective irradiances of light sources is a valuable tool for risk assessment. Outdoor solarradiatio

40、n is the most common source of chronic ultraviolet radiation exposure for the generalpublic. This document lists the effective solar irradiances for various environmental conditionsand types of photobiological effects. These effective irradiances at a horizontal groundsurface (i.e. the global ultrav

41、iolet irradiance) were determined with the use of a multiplescattering model for ultraviolet radiation spectral irradiance.PONDERATION SPECTRALE DU RAYONNEMENT SOLAIRE ULTRAVIOLETTERESUMELe rayonnement solaire est depuis longtemps considr comme responsible de nombreuxeffets biologiques bnfiques et d

42、angereux. Une exposition excessive au rayonnementultraviolet a t formellement identifie pour sa contribution de multiples problmes desant court terme et long terme et parmi eux: rythme actinique cutan, photokratites,cataractes et cancers cutans. Lefficacit photobiologique du rayonnement ultraviolet

43、pourproduire un effet biologique varie avec la longueur donde, et la variation dune fonctionefficace donne avec la longueur donde est appele spectre daction pour ce type deffet.Quand un spectre daction est pondr spectralement par la distribution spectrale durayonnement solaire ou dune source de lumi

44、re artificielle, le rsultat en est “lclairementnergtique efficace” de cette source de rayonnement pour produire leffet biologique. Lacomparaison des clairements nergtiques efficaces de sources de lumire est un outilindispensable lestimation du risque. Le rayonnement solaire en extrieur est la source

45、 laplus commune des expositions du public, chroniques, au rayonnement ultraviolet. Cedocument tablit la liste des clairements nergtiques efficaces solaires pour les diffrentesconditions environnementales et les catgories deffets biologiques. Ces clairementsnergtiques efficaces la surface horizontale

46、 du sol (cest dire lclairement nergtiquedu rayonnement ultraviolet global) ont t dtermins laide de plusieurs modles dediffusion multiples pour lclairement nergtique spectral du rayonnement ultraviolet.SPEKTRAL GEWICHTETE SOLARE ULTRAVIOLETTE STRAHLUNGZUSAMMENFASSUNGSolare Strahlung wird seit langem

47、mit vielen vor- und nachteiligen biologischen Wirkungenkorreliert. bermige ultraviolette Bestrahlung wurde als wesentlicher Mitverursacher beimehreren kurz- und langfristigen Gesundheitsproblemen identifiziert, einschlielich Erythem,Photokeratitis, Katarakt und Hautkrebs. Die photobiologische Wirksa

48、mkeit der ultraviolettenStrahlung ist stark wellenlngenabhngig. Sie ist unterschiedlich fr verschiedene biologischeWirkungen und wird jeweils mittels einer zugehrigen Wirkungsfunktion beschrieben. Aus derWichtung der spektralen Verteilung des Sonnenlichtes, oder einer knstlichen Lichtquelle mitder j

49、eweiligen Wirkungsfunktion resultiert die biologisch wirksame Bestrahlungsstrke derStrahlungsquelle. Solare Strahlung im Freien ist im allgemeinen die wichtigste Quelle frultraviolette Bestrahlung. Die dadurch hervorgerufenen biologisch wirksamenBestrahlungsstrken sind ein wertvolles Mittel zur Bewertung der von der UV-StrahlungCIE 151:20