日本大地震福岛核污染物扩散传输区域模拟研究

2011年3月11日日本大地震引发了福岛核电站放射性污染物泄漏事故.根据日本官方公布的污染物释放量,通过核泄漏放射性物质的源项设计,采用CMAQ模式中PM2.5作为核污染物的示踪物,并考虑核污染物扩散和干湿沉降过程等,建立了基于大气模式WRF和空气质量模式Models-3/CMAQ的耦合模式系统.在此基础上,分别采用30和4km模式水平分辨率对放射性污染物中远距离和近距离(局地)扩散传输路径和强度进行了5天数值模拟.中远距离模拟结果表明:福岛核事故发生之后,受西风带影响,放射性污染物大部分时间向太平洋东部方向扩散,5天后到达美洲大陆,但浓度仅相当于福岛核电站附近的10-7左右,模拟的污染物到达美国的时间与加利福尼亚州3月18日的监测结果基本吻合,同时发现,由于高空西风风速大于低层,污染物的分布随高度形成向东倾斜的垂直结构.对近距离(局地)高分辨率模拟结果表明:伴随气旋过程的大风和降水可加快污染物的扩散传输和局地沉降,同时,气旋性环流又可使污染物改变传输路径,甚至对局地造成重复影响.污染物于3月14日18时扩散到日本本州岛东南部,模拟结果与当地观测的吸收剂量率增加时间基本一致.结果表明,福岛核事故放射性污染物主要以向东扩散传输为主,即使在气旋系统的影响下,对日本本土的影响时间较短,因此从大气条件角度看,福岛核电站的选址比较科学,对其他核设施的选址和保护具有借鉴意义.