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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Meteorologische Methoden im Krisenfall
Dr. Gerhard Wotawa, M.A. (Intern. Rel.)ZAMG/DMM, Stabsstelle [email protected]
Präsentation im Rahmen der Langen Nacht der Forschung 2012 an der ZAMG
01.05.2012
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Überblick
• Bedeutung von Krisenmanagement
• Ausbreitungsrechnungen der ZAMG im Krisenfall
• Eyjafjallajökull-Eruptionen 2010
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• Eyjafjallajökull-Eruptionen 2010
• Kernschmelze in der Atomanlage Fukushima Daiichi
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Krisenmanagement
Die ZAMG reagiert 1-2 mal jährlich auf internationaleKrisensituationen und Katastrophen imUmweltbereich
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Vulkanausbrüche in Island
April/Mai 2010Juni 2011
Nuklearer UnfallFukushima
März/April 2011
WaldbrändeRussland
Juli/August 2010
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Was haben wir erreicht
Vulkanasche: Aufgrund unserer Dienste waren die österreichischen Behörden bei der Öffnung des Luftraumes2010 den Nachbarländern einen Schritt voraus
Waldbrände Russland: ZAMG gibt als erste Entwarnungbezüglichdes Transportesvon radioaktivkontaminierten
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bezüglichdes Transportesvon radioaktivkontaminiertenRauch Richtung Europa
Fukushima: Erste Modellierung der Ausbreitung von Radioaktivität weltweit imNetz, erste (korrekte) Abschätzungen der Quellstärken (von Japan bestätigt)
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Krisenfallmodell der ZAMG (Dispersion)
• Die ZAMG betreibt das FLEXPART Modell für die Berechnung der Ausbreitung von Luftbeimengungen
• Als Input werden Daten (Analysen + Prognosen) des Europäischen Zentrums für Mittelfristige Wettervorhersage herangezogen
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• Unser Modellsystem gehört zu den besten, die derzeit weltweit verfügbar sind
• Die ZAMG ist damit in einer Position, Modellprodukte für Krisen bereitzustellen, wann immer und wo immer sie auftreten
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Derzeitige Systementwicklung
• Die ZAMG beginnt im May 2012 das Projekt „Environmental Emergency Response System Austria“
• Wesentlicher Punkt des Projektes ist die Konsolidierung und Vereinheitlichung der operationellen Modellsysteme
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• Neue Funktionalitäten sind
• Response auf Nuklearunfälle und Atomtests weltweit
• Response auf Vulkanausbrüche, Produkte für Flugsicherheit
• Response auf Waldbrände und andere Ereignisse weltweit
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Eyjafjallajökull Krise 2010
• Phase 1 14.-19. April 2010: Asche nach Nordwest- und Mitteleuropa transportiert, Luftraumsperren in weiten Teilen Europas
• Phase 2 5.-9. 2010: Südwesteuropa betroffen
• Phase 3 13.-19. Mai 2010: Transport nach Nordwesteuropa, Mitteleuropa nur gering betroffen
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Ende der Eruptionen: 24. Mai 2010
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Berechnung der Aschewolke: ZAMG und VAAC
Die Berechnungen zwischen den einzelnen Zentren stimmten gut überein. ZAMG Berechnungen waren ähnlich den Berechnungen des Volcanic Ash Advisory Centre London
20100416 18:00 20100417 00:00
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20100417 06:00 20100417 12:00
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Vergleich mit Sonnblick Messungen
Vergleiche zwischen ZAMG
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Vergleiche zwischen ZAMG Modell und Staubmessungen auf dem Sonnblick zeigten eine gute Übereinstimmung
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Vergleich mit DLR Flugmessungen: Leipzig
Das DLR Flugzeug entdeckte in 4km Höhe eine gut definierte Ascheschicht über Leipzig (19. April 2010).
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Höhe und Ausdehnung dieser Schicht wurden vom ZAMG Modell extrem gut wiedergegeben
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“Tag der Katastrophen” in Japan
• Erdbeben: 11. März 2011 05:56 UTC (Magnitude 9.0, 24 km Herdtiefe)
• Tsunami-Welle: 11. März 2011 ca. 1 Stunde nach Hauptbeben
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Fukushima Daiichi: Stromversorgung und Notkühlung
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Weiterer Ablauf der Ereignisse
• 12. März 2011: Start des Ventings in Block 1, Wasserstoff-Explosion in Block 1
• 13. März 2011: Start des Ventings in Block 2 und 3
• 14. März 2011: Wasserstoff-Explosion in Block 3
• 15. März 2011: Explosionsgeräusche in Block 2, Feuer im Bereich des Abklingbeckens, Block 4
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des Abklingbeckens, Block 4
• 16. März 2011: Feuer im Bereich des Abklingbeckens, Block 4
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Fukushima-Modellierung an der ZAMG
• Beginn einer ad-hoc Modellierung am 12.3.2011
• Gründung der „Task-Force Fukushima“ am 14.3.2011
• Teilautomatisierung bis 18.3. 2011
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• Teilautomatisierung bis 18.3. 2011
• Vollautomatisierung und weitgehende Ausfallsicherheit April 2011
• Es ist der ZAMG gelungen, in Rekordzeit ein fast operationelles System auf die Beine zu stellen, welches bis Juni 2011 fehlerfrei lief
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Rollen der ZAMG während Fukushima
• National: Unterstützung nationaler Behörden, österreichischer Vertretungen im Krisengebiet, und der Austrian Airlines
• National: Nationales Datenzentrum für die Verifikation des Atomteststop-Abkommens, Zugriff auf die Monitoring-Daten und Analysen der CTBTO (z.B. weltweite Radionuklid-Daten)
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Analysen der CTBTO (z.B. weltweite Radionuklid-Daten)
• International: Unterstützung des IAEO “Incident and Emergency Centres” auf Ersuchen der WMO, Vertretung der WMO in Wien
• International: Unterstützung der CTBTO (RSMC Vienna)
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Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen
Day 3 Day 6
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Day 9 Day 12
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Tägliche ZAMG-Produkte (Deutsch und Englisch)
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CTBTO Messungen
• Radionuklidmessungen der CTBTO sind sehr gut geeignet, die hemisphärische Ausbreitung der Strahlung zu beobachten
• Aerosol-Stationen: Messungen von 131I und 137Cs mit einer Genauigkeit im Bereich µBqm-3
• Xenon-Stationen: Messung von 133Xe im Bereich 0.1 mBqm-3
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• Xenon-Stationen: Messung von 133Xe im Bereich 0.1 mBqm-3
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CTBTO Messungen
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Ankunft der Plume an verschiedenen Stationen (131I)
Takasaki, Japan (JPP38) Sacramento, California (USP70)
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Schauinsland, Germany (DEP33)
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Modellgüte
Das ZAMG Modell hat das Eintreffen der Strahlung in Kalifornien, der U.S. Ostküste und in Europa sehr gut simuliert
Auch die Simulationen für Japan waren gut
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Erste Abschätzungen der Fukushima-Emissionen
Die ZAMG war weltweit die erste Institution, die seriöse Abschätzungen der Freisetzung von 131I und 137Cs veröffentlicht hat (22. März 2011). Diese Abschätzungen basierten auf den CTBTO-Messdaten aus Takasaki und Sacramento/Kalifornien. Sie zeigten:
• Es gab in den ersten 3-4 Tagen sehr hohe Emissionen von 131I und
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• Es gab in den ersten 3-4 Tagen sehr hohe Emissionen von I und 137Cs : 1017 Bq/Tag 131I, 1016 Bq/Tag 137Cs
• Eine Hochrechnung ergab, dass die Emissionen von 131I bei etwa 20% von Tschernobyl lagen, von 137Cs bei 50% von Tschernobyl
• Große Emissionen fanden bereits am 12./13. März statt und nicht, wie lange Zeit angenommen, erst am 14./15. März
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Grundprinzip Quellstärkeabschätzung
Für die Abschätzung der Quellstärke wird folgendes benötigt:
• Messung von Radionukliden an Stationen (z.B. CTBTO, österreichischer Strahlenschutz)
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• Rückwärtsrechnung von der Messung zum Unfall-AKW
• Quellstärke = gemessene Konzentration * Verdünnungsfaktor
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Quellstärkenberechnung
Berechnungssystem wird derzeit in das österreichische Krisen-System übernommen
Rückwärts
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Emissionsabschätzungen anderer Institutionen
• 24. März 2011: IRSN, Frankreich; Emissionen 12.-22. März; 131I ≈200 PBq, 137Cs ≈ 30 PBq
• 12. April 2011: Japan Nuclear Safety Commission & Japan AtomicEnergy Agency: 131I ≈ 150 PBq, 137Cs ≈ 12 PBq
• Inoffizielle IAEA und CTBTO Abschätzungen waren in der Anfangsphase um Größenordnungen zu niedrig
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Anfangsphase um Größenordnungen zu niedrig
• Stohl et al., 2011: 137Cs 35,8 PBq (40% Tschernobyl), 133Xe 16700 PBq (250% Tschernobyl)
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Emission estimates/International results
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