大气扩散集合预报技术和确定性预报技术在日本福岛核事故全球扩散中的对比分析

【摘要】 将集合预报技术引入到大气扩散数值模拟中,这是提高大气扩散数值模拟能力的一种新的、有效的手段.2011年3月受日本东北部9.0级大地震影响,日本福岛第一核电站发生核泄漏事故.以此次核泄漏事故的全球扩散为研究对象,通过运用不同的大气扩散预报技术(集合预报和确定性预报),模拟了福岛核泄漏释放出来的放射性物质在全球的扩散过程,并利用监测资料对模拟结果进行了对比分析和评估.文中采用的集合预报技术共三种,分别为气象场扰动技术MET、湍流扰动技术TUR和基于大气扩散物理过程参数化方案的集合预报技术PHY.模拟结果显示:集合预报的扩散轨迹模拟技术能更好地模拟粒子随大气环流扩散的过程;此外,与MET和TUR相比,确定性预报和集合预报PHY模拟扩散范围偏小,扩散速度偏慢,且无法模拟出4月初日本福岛核放射物质向我国东部海域扩散的过程.这是因为MET和TUR技术核心是对平均速度和湍流速度进行扰动,这种三维扰动,会促使污染物向更远方向进行扩散,水平方向扩散连续也更符合监测情况;PHY主要是对扩散物理过程参数进行扰动,以垂直速度的扰动为主,造成扩散范围偏小、水平方向扩散不连续.此外,监测站点与模拟结果的时间序列对比分析结果表明:模拟结果均能较好反应浓度趋势演变,不过模拟浓度偏低,尤其是确定性预报和PHY试验;此外,通过与监测站点的比较得出:与PHY相比,MET和TUR在平均浓度和最大浓度出现概率上具有更大优势.本文的研究结果对于丰富大气扩散数值模拟研究,提高环境应急响应水平具有参考意义.更多还原