Моделювання атмосферного розповсюдження радіоактивності, винесеної в повітря в результаті лісових пожеж у зоні відчуження у квітні 2020 р.

М. М. Талерко¹, Т. Д. Лев¹, І. В. Ковалець², Ю. В. Яценко¹ 

¹ Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Лисогірська, 12,
Київ, 03028, Україна
² Інститут проблем математичних машин та систем НАН України,
просп. Академіка Глушкова, 42, Київ, 03187, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.20.3.10

Анотація

У квітні 2020 р. в зоні відчуження Чорнобильської АЕС сталася наймасштабніша лісова пожежа за всю історію її існування. У статті наведено результати моделювання розповсюдження радіоактивних аерозолів, які потрапили в атмосферу в результаті пожеж на ділянках лісу та трави в зоні відчуження, а також у радіоактивно забруднених лісових масивах за її межами в Київській та Житомирській областях. Для оцінки наслідків лісових пожеж було використано комплекс моделей підйому, атмосферного перенесення та осадження радіонуклідів на підстильну поверхню LEDI, розроблений в Інституті проблем безпеки АЕС НАН України. Проведено розрахунки динаміки поля концентрації активності ¹³⁷Cs у приземному повітрі на регіональному масштабі (на території України) та на локальному масштабі (у межах зони відчуження). За результатами моделювання максимальні значення концентрації активності ¹³⁷Cs у приземному повітрі Києва в окремі періоди протягом 4−20 квітня могли досягати 2−4 мБк/м³ , а інтегральне значення активності ¹³⁷Cs в повітрі Києва за весь період становило близько 450 Бк ∙ с/м³. Отримані результати в цілому узгоджуються з даними вимірювань радіоактивного забруднення приземного шару атмосфери в Києві та районах розташування АЕС України. Проведено аналіз узгодженості результатів моделювання з даними вимірювань концентрації активності ¹³⁷Cs у приземному повітрі в зоні відчуження. Виділено основні шляхи вдосконалення методології оцінок наслідків лісових пожеж за допомогою моделювання атмосферного перенесення радіонуклідів.

Ключові слова: лісові пожежі, ресуспензія, радіонукліди, атмосферне перенесення, моделювання, об’ємна активність повітря, зона відчуження

Список використаної літератури

1. Fires in Ukraine in the exclusion zone around the Chernobyl power plant: Latest measurement results and assessment of environmental and health consequences. Information note no. 5 // IRSN. — 5 May 2020. — Available at: https://www.irsn.fr/EN/newsroom/News/Pages/20200505_Fires-in-Ukraine-in-the-ExclusionZone-around-chernobyl-latest-news-and-consequences.aspx.

2. NERIS Webinar on Chernobyl Wildfires, 28 May 2020. — Available at: https://www.eu-neris.net/home/newsletters/228-neris-webinar-on-chernobyl-wildfires-28-may-2020–15–00–16–32.html.

3. Голдаммер Й. Передовой опыт борьбы с природными пожарами на загрязненных территориях и рекомендации по безопасности пожарных при пожарах на территориях с радиоактивным загрязнением / Й. Голдаммер,
В. Кашпаров, С. Зибцев, С. Робинсон // Глобальный центр мониторинга пожаров (GFMC). — Фрайбург, Базель, Киев, 2015. — 59 с.

4. Кудин М. В. Горимость лесов белорусского и украинского секторов зоны отчуждения Чернобыльской АЭС / М. В. Кудин // Проблемы лесоведения и лесоводства. — 2014. — Вып. 74. — С. 539−551.

5. Підсумки щодо радіаційної ситуації у Києві, пов’язаної із лісовими пожежами у Зоні відчуження // ДП «ДНТЦ ЯРБ»: офіційний веб. сайт. — Режим доступу: https://sstc.ua/news/pidsumki-shodo-radiacijnoyisituaciyi-u-kiyevi-pov-yazanoyi-iz-lisovimi-pozhezhamiu-zoni-vidchuzhennya. — Назва з екрана.

6. Табачний Л. Я. Інформаційна довідка «Про реагування національної гідрометеорологічної служби на радіаційні загрози, обумовлені поширенням в атмосфері радіоактивних речовин внаслідок лісових пожеж на території зони відчуження Чорнобильської АЕС та зони безумовного (обов’язкового) відселення в період з 9 по 13 квітня 2020 року» /
Л. Я. Табачний // Центр прогнозування наслідків радіаційних аварій УкрГМЦ. — Режим доступу https://meteo.gov.ua/ua/33345/zmi/news/read/67.

7. Radionuclide atmospheric transport after the forest fires in the Chernobyl Exclusion zone in 2015−2018: An impact of the source term parameterization and input meteorological data on modeling results / M. Talerko, I. Kovalets,
S. Hirao [et al.] // EGU General Assembly 2020 (Vienna, May 3−8, 2020 101 Моделювання атмосферного розповсюдження радіоактивності 2020). — Available
at: https://doi.org/10.5194/egusphereegu2020-10066.

8. Resuspension and atmospheric transport of radionuclides due to wildfires near the Chernobyl Nuclear Power Plant in 2015: An impact assessment /
N. Evangeliou, S. Zibtsev, V. Myroniuk [et al.] // Sci Rep. — 2016. — Vol. 6. —
P. 26062.

9. Evaluation of Radioactive Air Contamination due to a Forest Fire within the Exclusion Zone on June 5−8, 2018 / М. М. Talerko, Т. D. Lev, S. I. Kireev [et al.] // Ядерна енергетика та довкілля. — 2019. — Вип. 2 (14). — С. 47−57.

10. Прогноз наслідків пожежі в зоні відчуження Чорнобильської АЕС: поєднання апаратних засобів мобільної лабораторії RanidSONNI та комп’ютерних технологій СППР RODOS / В. І. Богорад, Я. Ю. Бєлов,
Ю. О. Кириленко [та ін.] // Ядерна та радіаційна безпека. — 2018. — № 3 (79). — С. 10−15.

11. Battye W. Development of emissions inventory methods for wildland fire. Final report / W. Battye, R. Battye. — Research Triangle Park, NC: U. S. Environmental Protection Agency, 2002. — 82 p.

12. Potential global fire monitoring from EOS-MODIS / Y. J. Kaufman,
C. O. Justice, L. P. Flynn [et al.] // J. Geophys. Res. — 1998. — Vol. 103. —
P. 32215−32238.

13. Ichoku C. A Method to derive smoke emission rates from MODIS fire radiative energy measurements / C. Ichoku, J. Y. Kaufman // IEEE T. Geosci. Remote. — 2005. — Vol. 43 (11). — P. 2636−2649.

14. Laboratory investigation of fire radiative energy and smoke aerosol emissions / C. Ichoku, J. V. Martins, Y. J. Kaufman [et al.] // J. Geophys. Res. — 2008. — Vol. 113. — P. D14S09.

15. Wooster M. J. Retrieval of biomass combustion rates and totals from fire radiative power observations: FRP derivation and calibration relationships between biomass consumption and fire radiative energy release / M. J. Wooster, G. Roberts, G. L. W. Perry, Y. J. Kaufman // J. Geophys. Res. — 2005. — № 110. — 24 p.

16. The MACC Global Fire Assimilation System: First Emission Products (GFASv0). Technical Memorandum № 596 / J. W. Kaiser, J. Flemming, M. G. Schultz [et al.]. — Reading, UK: ECMWF, 2009. — 18 p.

17. Sulla-Menashe D. User Guide to Collection 6 MODIS Land Cover (MCD12Q1 and MCD12C1) Product / D. SullaMenashe, M. A. Friedl. — 2018. — 18 p. —
Режим доступу: https://modis.ornl.gov/documentation/guides/MCD12_User_Guide_V6.pdf.

18. The Fire INventory from NCAR (FINN): a high resolution global model to estimate the emissions from open burning / C. Wiedinmyer, S. K. Akagi,
R. J. Yokelson [et al.] // Geosci. Model Dev. — 2011. — № 4. —
P. 625−641.

19. Andreae M. O. Emission of trace gases and aerosols from biomass burning / M. O. Andreae, P. Merlet // Global Biogeochem. Cycles. — 2001. — № 15. — P. 955−966.

20. Переволоцкий А. Н. Распределение 137Cs и 90Sr в лесных биогеоценозах / А. Н. Переволоцкий. — Гомель : РНИУП «Институт радиологии», 2006. — 255 с.

21. An operational system for the assimilation of the satellite information on wild-land fires for the needs of air quality modelling and forecasting / M. Sofiev, R. Vankevich, M. Lotjonen [et al.] // Atmos. Chem. Phys. — 2009. — Vol. 9. —
Р. 6833−6847.

22. Forest fires in the territory contaminated as a result of the Chernobyl accident: radioactive aerosol resuspension and exposure of fire-fighters /
V. A. Kashparov, S. M. Lundin, A. M. Kadygrib [et al.] // J. Environ. Radioact. — 2000. — Vol. 51. — P. 281−298.

23. Two global data sets of daily fire emission injection heights  since 2003 /
S. Rémy, A. Veira, R. Paugam [et al.] // Atmos. Chem. Phys. — 2017. — Vol. 17. —
P. 2921−2942.

24. Global mapping of maximum emission heights and resulting vertical profiles of wildfire emissions / M. Sofiev, R. Vankevich, T. Ermakova, J. Hakkarainen // Atmos. Chem. Phys. — 2013. — Vol. 13. — P. 7039−7052.

25. Biomass burning aerosol size distribution and modeled optical properties /
L. A. Remer, Y. J. Kaufman, B. N. Holben [et al.] // J. Geophys. Res. — 1998. —
Vol. 103 (D24). — P. 31879−31891.

26. Effects of aging on smoke from a large forest fire / L. F. Radke, A. S. Hegg,
P. V. Hobbs, J. E. Penner // Atmos. Res. — 1995. — № 38. — P. 315−332.

27. Resuspension and redistribution of radionuclides during grassland and forest fires in the Chernobyl exclusion zone: part I. Fire experiments / V. I. Yoschenko,
V. A. Kashparov, V. P. Protsak [et al.] // J. Environ. Radioact. — 2006. — Vol. 86. —
P. 143−163.

28. Радиоактивность аэрозоля и его дисперсный состав на промплощадке ЧАЭС в период лесных пожаров 2001−2002 гг. / Е. К. Гаргер, В. А. Кашпур,
Г. Г. Скоряк [та ін.] // Агроекологічний журнал. — 2004. — № 3. — С. 6−12.

29. Балабух В. О. Сучасний стан прогнозування природної пожежної небезпеки за умовами погоди в Україні // Матеріали 19 Всеукраїнської науково-практичної конференції «Сучасний стан цивільного захисту України та перспективи розвитку» (Київ, Україна 10−11 жовтня 2017 р.). — Режим доступу: https://www.researchgate.net/publication/ 326301301_SUCASNIJ_STAN_PROGNOZUVANNA_PRIRODNOI_POZEZNOI_NEBEZPEKI_ZA_UMOVAMI_POGODI_V_UKRAINI.

30. Зібцев С. В. Прес реліз Регіонального Східноєвропейського центру моніторингу пожеж щодо площ пожеж у зоні відчуження, 29.03−16.04.2020 / С. В. Зібцев, В. В. Миронюк. —
Режим доступу: https://nubip.edu.ua/node/75436.

31. Процак В. П. Оцінка динаміки виносу радіонуклідів за межі зони відчуження повітряним шляхом під час пожежі 02−20.04. 2020 р. /
В. П. Процак, О. В. Войцехович, Г. В. Лаптєв // Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України. —
Режим доступу: https://uhmi.org.ua/msg/fire2020/analytical.pdf.

32. Fire Information for Resource Management System (FIRMS). https://firms.modaps.eosdis.nasa.gov/.

33. User’s guide for the industrial source complex (ISC3) dispersion models.
Vol. 1. EPA-454/B-95-003a / Research Triangle Park, NC: U. S. Environmental Protection Agency, 1995.

Повна стаття(PDF)

---