核污染长距离输送的数值模拟

摘要

自1986年4月26目前苏联切尔诺贝利事故后，许多国家的环境科学研究机构对长距离大气运输模式有了高度的重视。浙江秦山核电站地处人口密集、经济发达的沿海地区，一旦发生核事故，其损失必定非常严重。冈此，研究适合秦山核电站的核污染输送模式，并分析污染物的输送情况，对保护浙江天然的资源，尽可能地减少核污染对浙江经济所造成的损失是非常有必要的。 本文首先根据切尔诺贝利事故源项资料及事故期间的气象资料，用HYSPLIT4模式，计算了该事故放射性物质释放造成的欧洲若干计算点的核素地面空气浓度，预估了放射性烟云达到柏林的时间。通过模式计算值与若干监测值对比，发现HYSPLIT4模式能够有效模拟核污染的输送。 由于秦山核电站所在的杭州湾地区，其各季的低层风场不同。本文选取代表秦山核电站所在地区典型气象条件的1月、4月、7月和10月，对核素137Cs的长距离输送进行模拟，统计计算核素137Cs在各季的平均近地而浓度、地面总沉降。分析发现，受环境风场影响，核素在冬半年的分布范围明显大于夏半年；且核素移动路径在冬半年是南移的，而在夏半年则是北移的。地面总沉降量除夏季外，均在12小时后达最大值，后逐渐递减。地面总沉降量的空间演变特征与核素近地面的平均浓度相似。 引入西风指数，对各季的环流形势进行分类，并分析了各季各种环流形势下，核素137Cs平均近地面浓度、地面总沉降。研究发现，各季占主导地位的环流形势下，核素137Cs在大气中传播时的演变规律与各季的平均情况相似。而非主导型环流形势下，则与各季平均情况有明显不同。 因夏季是气象灾害影响浙江概率最大的时期，本文分别以梅雨天气、台风天气作为气象环境场，研究核素在大气中传播时的演变规律。模拟发现，核素137Cs在梅雨天气下释放时，污染区随时间向西南方向扩散，而浓度最大区随时间向西北方向扩散。核素浓度经初始阶段的明显递减后，呈振荡性变化。地面总沉降在开始阶段递减迅速，而在其后阶段递减缓慢。台风天气下，核素137Cs的影响范围较小，且移动路径跟台风路径相近。核素浓度在开始阶段递减迅速，中间阶段少变，其后阶段递减缓慢。地面总沉降在开始阶段递减较快，后以10的一次方逐个时刻递减。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2问题的提出

1.3本文的主要内容

第二章文献综述

引 言

2.1核应急决策支持系统的介绍

2.1.1 RODOS(Real-time On-line Decision Support)

2.1.2 WSPEEDI

2.1.3 ARAC(Atmospheric Release Advisory Capability)

2.1.4我国核应急决策支持系统

2.2研究核污染的模式介绍

2.2.1分段烟雨模型ATSTEP

2.2.2烟团模型RIMPUFF

2.2.3 RPPM大气扩散模式

2.2.4变大条件的动态烟团模式

2.2.5半动态模式

2.3小结

第三章HYSPLIT_4模拟系统说明

引 言

3.1气象数据场

3.1.1绝对气压坐标

3.1.2气压σ坐标

3.1.3地形σ坐标

3.1.4混合绝对气压σ坐标

3.1.5垂直运动

3.1.6地球表面的太阳辐射

3.2平流

3.3传播计算

3.3.1稳定度

3.3.2估计热力和动力通量

3.3.3垂直混合系数

3.3.4水平混合系数

3.3.5微粒传播

3.3.6扰动速度变化

3.3.7烟雨传播

3.3.8空气浓度计算

3.4沉降

3.4.1重力沉淀

3.4.2显式干沉降

3.4.3湿清除

3.4.4放射性衰减

3.4.5通过阻力方法的干沉降

3.4.6污染物再悬浮

3.5小结

第四章数据介绍

4.1 NCAR/NCEP再分析数据

4.2 HYSPLIT兼容的NCAR/NCEP再分析数据

第五章各季平均浓度分析

5.1用切尔诺贝利事故资料对HYSPLIT_4模式有效性的评估

5.1.1模拟设计和方法

5.1.2模拟结果讨论

5.1.3小结

5.2各季平均浓度分析

5.2.1杭州湾地区各季天气和风场的特征

5.2.2模拟设计和方法

5.2.3模拟结果分析

5.2.4小结

第六章各季各型浓度分析

引言

6.1西风指数

6.2各季西风指数分布

6.3研究方法

6.4结果分析

6.4.137Cs在冬季各种环流形势下的近地面浓度和地面总沉降量

6.4.2 137Cs在春季各种环流形势下的近地面浓度和总沉降量

6.4.3 137Cs在夏季各种环流形势下的近地面浓度和总沉降量

6.4.4137Cs在秋季各种环流形势下的近地面浓度和总沉降量

6.5小结

第七章个例分析

引 言

7.1梅雨个例分析

7.2台风个例分析

7.3小结

第八章总结

致 谢

参考文献

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