Modelización matemática de la radiación solar ultravioleta

Abstract

La radiación ultravioleta es la región del espectro solar cuya longitud de onda está comprendida entre 100 y 400 nm. La importancia del conocimiento de esta radiación es debida a la gran influencia que tiene en distintos aspectos de la salud y la vida en la tierra. A pesar de la importancia de esta banda del espectro solar, muy pocas estaciones meteorológicas poseen sensores para su medición, por lo que es esencial poder determinar su valor a partir de otras variables que se miden de forma más habitual en estaciones terrestres. En este trabajo se ha realizado un estudio matemático completo de esta banda del espectro solar en sus componentes global y eritemática ambas sobre el plano horizontal, utilizando diferentes estrategias que combinan modelos de regresiones multilineales tradicionales, y novedosas técnicas de aprendizaje automático basadas en redes neuronales artificiales. También se ha abordado una aplicación práctica de los modelos de ecuaciones estructurales, que ha permitido la obtención de información latente en datos cualitativos procedentes de encuestas en un grupo de control. Los estudios realizados han permitido obtener modelos locales precisos de radiación UV y UV eritemática en función de las condiciones atmosféricas, determinadas según el tipo de cielo (todo tipo de cielo, cubierto, intermedio y claro) clasificados mediante la norma ISO/CIE. Además, se ha realizado un estudio, mediante modelos de ecuaciones estructurales, de la influencia de la percepción subjetiva de las personas al riesgo que supone para la salud la radiación UV, y su repercusión en hábitos de comportamiento, como es el uso de ropa de protección en sus actividades al aire libre.

Ultraviolet irradiation is the region of the solar spectrum with wavelengths ranging from 100 to 400nm. Understanding ultraviolet irradiation is crucial due to its significant impact on various aspects of health and life on Earth. Despite the importance of this band of the solar spectrum, very few meteorological stations are equipped with sensors to measure it. Therefore, it is essential to determine its value from other variables that are more commonly measured at ground stations. In this study, a comprehensive mathematical analysis solar ultraviolet irradiation, including its global and erythemal components on the horizontal plane, was conducted using various strategies that combine traditional multiple linear regression models and innovative machine learning techniques based on artificial neural networks. Additionally, a practical application of structural equation models was employed to extract latent information from qualitative data obtained through surveys in a control group. The conducted studies have allowed for the development of accurate local models for UV irradiation and erythemal UV irradiation based on atmospheric conditions, categorized according to the type of sky (all sky types, overcast, intermediate, and clear) as defined by the ISO/CIE standard. Furthermore, through structural equation models, an analysis was conducted on the influence of people's subjective perception of the health risks associated with UV irradiation and its impact on behavioural habits, such as the use of protective clothing during outdoor activities.