Temporal variability of solar ultraviolet radiation in low and mid-latitude South American sites.
Carregando...
Data
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal do Oeste do Pará
Resumo
Solar Ultraviolet Radiation (UV), consisting of electromagnetic waves from 100–400 nm, accounts for about 5% of the sun’s emitted energy. UV exposure has both risks and benefits, impacting
human health, ecosystems, materials, and biogeochemical cycles. Climate change, influenced by
land use changes and other factors, alters UV intensity based on location, seasons, and atmospheric composition. The UV Index, a dimensionless indicator, helps people assess UV levels and adopt protective measures. However, in middle-income countries like Brazil and Argentina, UV monitoring networks are sparse and underfunded, limiting reliable UV data. Satellite data become crucial, although they are also subject to instrument errors and algorithmic uncertainties. This research investigates the diurnal and seasonal variability of UV levels at five sites across low and
mid-latitude South America, under both all-sky and clear-sky conditions, utilizing ground-based
and satellite-derived data. The study spans from 2005 to 2022, varying according to each dataset.
The sites are: Santarém in the Brazilian Amazon (2.25°S; 54.44°W, 18 m, Apogee SU-100-ss UV
sensor), Natal in Northeast Brazil (05.78°S; 35.21°W, 30 m, Davis 6490 UV sensor), Itajubá in
Southeast Brazil (22.41°S, 45.44°W, 885 m, Davis 6490 UV sensor), Santa Maria in the south of
Brazil (29.4°S, 53.8°W, 476 m, Brewer Spectrophotometer MKIII #167), and Buenos Aires in
Argentina (34.58°S, 58.48°W, 25 m, Solar Light UV Biometer – Radiometer model 501).
Additionally, the study compares ground-based and satellite-derived UV Index levels from OMI at noon and overpass times, and GOME-2 at noontime during clear sky conditions, which are assessed
using LER (Lambertian Equivalent Reflectivity) and METAR cloud cover data. Santarém and
Natal, tropical low-latitude cities, displayed a semi-annual cycle with two maxima and consistently
higher year-round UV index levels. In contrast, Itajubá, Santa Maria, and Buenos Aires exhibited
an annual cycle, with UV index peaking during austral summer. Cloud cover played a dual role in
UV variability. In Santarém, UV levels under all-sky conditions exceeded clear-sky levels during
certain rainy months, while in Natal, noontime all-sky UV index were 6.8% higher during periods
of prevalent broken clouds. Extreme UV index were observed from 10 AM to 2 PM in Natal and
Santa Maria and from 11 AM to 2 PM in Buenos Aires. Satellite data comparisons showed that UV index derived from OMI had a lower bias than those from GOME-2, though both datasets exhibited
low overall errors. At Natal, the LER method identified significantly more clear-sky days than
METAR, with the combined dataset (LER & METAR) providing the most reliable results for
overpass time. Data from Itajubá exhibited the largest discrepancies and highest errors, while Santa
Maria and Buenos Aires showed better agreement, with Buenos Aires presenting the most accurate results.This thesis makes an important contribution to understanding the variability of UV radiation
in South America. The methodologies applied here also hold potential for expanding UV and cloud
cover research to other underrepresented areas. This work confirms the reliability of instruments and datasets, providing a foundation for environmental and health studies in the complex field of
UV radiation, its interactions, and its effects, addressing a critical knowledge gap in atmospheric and environmental sciences.
item.page.resume
A Radiação Solar Ultravioleta (UV), composta por ondas eletromagnéticas entre 100–400 nm,
representa cerca de 5% da energia solar. Sua exposição traz riscos e benefícios, afetando a saúde humana, ecossistemas, materiais e ciclos biogeoquímicos. Mudanças climáticas, influenciadas por
alterações no uso da terra e outros fatores, modificam a intensidade da UV, dependendo da localização, das estações do ano e da composição atmosférica. O Índice UV (IUV) facilita a avaliação dos níveis de exposição e a adoção de medidas de proteção. Contudo, em países de renda média como Brasil e Argentina, as redes de monitoramento UV são escassas e subfinanciadas,
limitando a obtenção de dados confiáveis. Dados de satélite tornam-se, portanto, essenciais, embora também sujeitos a erros instrumentais e incertezas algorítmicas. Esta pesquisa examina a variabilidade diurna e sazonal dos níveis de UV em cinco localidades na América do Sul,
abrangendo latitudes baixas e médias, sob condições de céu limpo e nublado, utilizando dados terrestres e satelitais de 2005 a 2022. Os locais estudados incluem: Santarém, na Amazônia Brasileira (2,25°S; 54,44°W, 18 m, sensor Apogee SU-100-SS), Natal, no Nordeste Brasileiro
(05,78°S; 35,21°W, 30 m, sensor Davis 6490), Itajubá, no Sudeste brasileiro (22,41°S; 45,44°W,
885 m, sensor Davis 6490), Santa Maria, no Sul do Brasil (29,4°S; 53,8°W, 476 m,
Espectrofotômetro Brewer MKIII #167) e Buenos Aires, na Argentina (34,58°S; 58,48°W, 25 m,
Biômetro UV Solar Light – Radiômetro 501). Adicionalmente, os níveis de Índice UV derivados de satélite (OMI em horários de sobrevoo e meio-dia, e GOME-2 ao meio-dia) foram comparados com dados terrestres sob condições de céu limpo, selecionados por meio da Refletividade Equivalente Lambertiana (LER) e dos dados de cobertura de nuvens do METAR. Santarém e Natal apresentaram um ciclo semi-anual, com dois máximos e níveis de IUV consistentemente mais elevados ao longo do ano. Em contraste, Itajubá, Santa Maria e Buenos Aires mostraram um ciclo
anual, com picos durante o verão austral. Em Santarém, os níveis de radiação UV sob céu nublado
superaram os de céu limpo durante alguns meses chuvosos. Em Natal, o IUV ao meio-dia foi 6,8%
maior em condições de céu parcialmente nublado (5–7 octas). Níveis extremos de IUV foram observados das 10h às 14h em Natal e Santa Maria, e das 11h às 14h em Buenos Aires. As
comparações indicaram que os dados derivados do OMI apresentaram um viés menor do que os do
GOME-2, com ambos exibindo baixos erros gerais. O método LER identificou significativamente mais dias de céu limpo do que o METAR, e o conjunto de dados combinado (LER & METAR)
apresentou os melhores resultados para o horário de sobrevoo do satélite. Os dados de Itajubá
apresentaram os maiores erros, enquanto Santa Maria e Buenos Aires mostraram melhor
concordância, sendo Buenos Aires o local com os resultados mais precisos. Esta tese contribui para a compreensão da variabilidade do UV na América do Sul. As metodologias aplicadas têm potencial para expandir a pesquisa sobre UV e cobertura de nuvens em outras áreas subrepresentadas. Este trabalho confirma a confiabilidade de instrumentos e conjuntos de dados,
fornecendo uma base para estudos ambientais e de saúde no campo do UV, suas interações e seus efeitos, abordando uma lacuna no conhecimento em ciências atmosféricas e ambientais.
Descrição
Citação
REIS, Gabriela Cacilda Godinho dos. Temporal variability of solar ultraviolet radiation in low and mid-latitude South American sites.. Orientador: Rodrigo da Silva; Coorientador: Lucas Vaz Peres. 2025. 180 p. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) - Instituto de Biodiversidades e Florestas, Programa de Pós-Graduação Sociedade, Natureza e Desenvolvimento, Universidade Federal do Oeste do Pará, Santarém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufopa.edu.br/handle/123456789/2848. Acesso em: .

