Physikalische Medizin, Rehabilitationsmedizin, Kurortmedizin 2006; 16(6): 319-325
DOI: 10.1055/s-2005-915410
Wissenschaft und Forschung
© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Sonnenexpositionszeiten im Tages- und Jahresverlauf - Diagramme für die deutschen Küsten

Exposure Times to Acquire a Minimal Erythemal Dose Depending on the Time of Day and on the Season - Diagrams for the German CoastsC.  Stick1 , L.  Pielke-Harms1
  • 1Institut für Medizinische Klimatologie der Christian-Albrechts-Universität Kiel (Direktor: Prof. Dr. C. Stick)
Further Information

Publication History

Eingegangen: 6. Oktober 2005

Angenommen: 17. Januar 2006

Publication Date:
01 December 2006 (online)

Zusammenfassung

Fragestellung: Die solare Ultraviolettstrahlung ist einer der wichtigsten Einflussfaktoren der Umwelt auf die menschliche Gesundheit. Diese Studie setzt sich zur Aufgabe, Informationen darüber bereitzustellen, wie lange es in Abhängigkeit von der Tages- und Jahreszeit dauert, bis eine minimale Erythemdosis akquiriert ist. Methode: Die ultraviolette Sonneanstrahlung wurde mit einem Spektralradiometer (Doppelmonochromator) in Westerland auf der Nordseeinsel Sylt auf der geografischen Position 54° 55′ N, 8° 18′ O gemessen. Aus den Messungen der erythemwirksamen Bestrahlungsstärke an Tagen mit klarem Himmel wurden die Expositionszeiten berechnet, die erforderlich sind, um eine minimale Erythemdosis (MED) zu empfangen. Die Expositionszeiten werden in Abhängigkeit von der Tageszeit in Diagrammform gezeigt. Es werden Diagramme für die Monate April bis September und für die Lichthauttypen I - IV angegeben. Ergebnisse: An klaren Tagen ist der Tagesgang der erythemwirksamen Strahlung eine Funktion der Sonnenhöhe. Die Bestrahlungsstärke steigt am Vormittag steil an, erreicht zum lokalen Mittag ein Maximum und fällt in gleicher Weise am Nachmittag ab. Die glockenförmige Kurve ist nahezu perfekt, um den lokalen Mittag symmetrisch. Die Expositionszeiten, die nötig sind, um eine einzige minimale Erythemdosis (MED) zu empfangen, folgen einem anderen Muster und sind keinesfalls symmetrisch um den Mittag verteilt. Morgens werden die Expositionszeiten schnell kürzer; aber schon ungefähr 2œ Stunden vor dem Sonnenhöchststand erreichen sie ein relativ konstantes Niveau, das sich bis etwa 1œ Stunden nach dem lokalen Mittag fortsetzt. Während dieser Zeit dauert es weniger als 30 min, um eine MED zu empfangen. Die kürzeste Expositionszeit von etwa 23 min für Hauttyp II wird etwa eine halbe Stunde vor dem Mittag erreicht. Später am Nachmittag werden die Expositionszeiten schnell länger. Drei oder spätestens 3œ Stunden nach dem Sonnenhöchststand wird keine MED mehr empfangen, selbst wenn die Exposition bis zum Sonnenuntergang dauert. Cum grano salis sind diese Ergebnisse von Mitte Mai bis Mitte August zutreffend. Schlussfolgerungen: Die hier vorgestellten Diagramme zeigen das Risiko, einen Sonnenbrand zu erleiden in Abhängigkeit von der Tages- und Jahreszeit. Darüber hinaus können die Diagramme als Richtlinie bei der Dosierung der therapeutischen Sonnenexposition zur Behandlung chronischer Hauterkrankungen wie der Psoriasis und der atopischen Dermatitis dienen. Streng genommen sind die Expositionszeiten nur für den Ort und die Zeit gültig zu denen die Messungen erfolgten. Es scheint jedoch vernünftig, die Ergebnisse auf Orte ähnlicher geografischer Breite zu verallgemeinern. Dies dürfte für die Seebäder an den deutschen Küsten zutreffen.

Abstract

Purpose: Solar ultraviolet radiation is one of the most relevant environmental factors influencing human health. This study aims at presenting substantial information on how long it takes to acquire a minimal erythemal dose depending on the time of day and on the season. Methods: Solar ultraviolet radiation was measured using a double monochromator spectroradiometer. Measurements were done in Westerland on the North Sea island of Sylt on the geographical position 54° 55′ N, 8° 18′ E. Based on measurements done throughout days with clear sky, exposure times were calculated that are necessary to acquire a minimal erythemal dose (MED). The results are presented in diagrams showing the exposure times as functions of the time of day. Diagrams are given from April to September and for the skin phototypes I to IV, respectively. Results: On clear days, the diurnal course of the erythemally effective irradiance is a function of the solar elevation. The irradiance steeply increases in the morning, reaches a peak at local noon and decreases in the same way in the afternoon. The bell-shaped curve is nearly perfect symmetrically centered at local noon. The exposure times required to acquire a single minimal erythemal dose (MED), however, follow a different pattern, which is by no means symmetrically distributed around noon. In the morning, the exposure times become rapidly shorter but about 2.5 hours before noon they already reach a relatively constant level which continues till about 1.5 hours after local noon. During this period it takes less than 30 min to acquire a MED. The time is shortest (23 min for skin phototype II) when exposure begins about half an hour before noon. Later in the afternoon, exposure times become rapidly longer. Three or at the latest 3.5 hours after noon no MED will be acquired even if the exposure lasts until sunset. With a pinch of salt these results are valid from the mid-May to mid-August. Conclusions: The diagrams presented here show the risk of getting sun burnt depending on the time of day and on the season. Moreover, the diagrams can be used as guidelines to measure out therapeutic sun-exposure to treat chronic skin diseases like psoriasis vulgaris or atopic dermatitis. In a strict sense the exposure times are valid only for the place and time when the measurements were done. However, it does seem reasonable to generalize the results to places located on similar latitude. This would apply to the seaside resorts on the German coasts.

Literatur

  • 1 Bühring M, Jung E G. UV-Biologie und Heliotherapie. Stuttgart; Hippokrates 1992
  • 2 Mandronich S, Gruijl F R de. Skin cancer and UV radiation.  Nature. 1993;  366 23
  • 3 Hönigsmann H, Jori G, Young A R. The fundamental Bases of Phototherapy. Mailand; OEMF 1996
  • 4 Altmeyer P, Hoffmann K, Stücker M. Skin cancer and UV radiation. Berlin; Springer 1997
  • 5 Krutmann J, Hönigsmann H. Handbuch der dermatologischen Phototherapie und Photodiagnostik. Berlin; Springer 1997
  • 6 Armstrong B K, Kricker A. The epidemiology of UV induced skin cancer.  Photochem Photobiol. 2001;  63 8-18
  • 7 Gruijl F R de, Longstreth J, Norval M, Cullen A P, Slaper H, Kripke M L, Takizawa Y, Leun J C van der. Health effects from stratospheric ozone depletion and interactions with climate change.  Photochem Photobiol Sci. 2003;  2 16-28
  • 8 Stick C, Pielke L. Ultraviolette Sonnenstrahlung und Sonnenbrandgefahr.  Akt Dermatol. 1997;  23 1-5
  • 9 Molina L T, Molina M J. Absolute absorption cross sections of ozone in the 185- to 350-nm wavelength range.  J Geophys Res. 1986;  91 14,501-14,508
  • 10 Rayleigh J W. On the transmission of light through an atmosphere containing small particles in suspension, and on the origin of the blue of the sky.  Phil Mag. 1899;  47 375-384
  • 11 Eichler H J. Interferenz und Beugung. In: Niedrig H (Hrsg) Bergmann-Schäfer: Experimentalphysik, Band III Optik. Berlin; de Gruyter 1993
  • 12 Stick C, Pielke L. Die Zusammensetzung der solaren UV-Strahlung im Tagesverlauf.  Akt Dermatol. 1998;  24 159-163
  • 13 Stick C. Die Beiträge von direkter und indirekt diffuser Sonnenstrahlung im UV-Spektrum.  Akt Dermatol. 2001;  27 7-12
  • 14 Stick C, Harms V, Pielke L. Spektroradiometrische Erfassung der solaren Ultraviolettstrahlung an der Nordseeküste.  Phys Rehab Kur Med. 1996;  6 1-6
  • 15 Schreder J G, Blumthaler M, Huber M. Design of an input optic for solar UV-measurements. Internet Photochemistry & Photobiology, Issue: Protection against the hazards of UV. 1999 http://www.photobiology.com/UVR98/index.htm
  • 16 Steinmetz M. Continous solar UV monitoring in Germany.  Photochem Photobiol: Biology. 1997;  41 181-187
  • 17 McKinley A F, Diffey B L. A reference action spectrum for ultraviolet induced erythema in human skin.  CIE J. 1987;  6 17-22
  • 18 Strahlenschutzkommission . Schutz des Menschen bei Sonnenbestrahlung und bei Anwendung von UV-Bestrahlungsgeräten.  Bundesanzeiger. 1990;  144 4 3978-3980
  • 19 Deutsches Institut für Normung e. V .DIN 5031-10, Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik - Teil 10: Photobiologisch wirksame Strahlung, Größen, Kurzzeichen und Wirkungsspektren. Berlin; Beuth 2000
  • 20 ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) .Global Solar UV Index. Oberschleißheim; ICNIRP 1995 1/95
  • 21 WHO .Global solar UV-Index: a practical guide. Genf; 2002
  • 22 Sandmann H. Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle im Solaren-UV-Monitoring-Messnetz des BfS/UBA. In: BfS Jahresbericht. Salzgitter; Bundesamt für Strahlenschutz 1998 ISSN 0940-7650: S29-S31
  • 23 Seckmeyer G, Mayer B G. The 1997 status of solar UV spectroradiometry in Germany. Results from the national intercomparison of UV spectroradiometers Garmisch-Partenkirchen, Germany. Schriftenreihe des Fraunhofer-Instituts Atmosphärische Umweltforschung Bd. 98,55. Aachen; Shaker 1998
  • 24 Metzdorf J. Qualitätssicherung in UV-Messsystemen. In: Steinmetz M 200 Jahre solare UV-Strahlung. Geschichte und Perspektiven. Salzgitter; BfS-Schr-36/05 2005: 13-25

Prof. Dr. Carsten Stick

Institut für Medizinische Klimatologie der Christian-Albrechts-Universität Kiel

Olshausenstraße 40

24098 Kiel

Phone: 0431/880-3205

Fax: 0431/880-3201

Email: c.stick@med-klimatologie.uni-kiel.de

    >