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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

Überblick

• Bedeutung von Krisenmanagement

• Ausbreitungsrechnungen der ZAMG im Krisenfall

• Eyjafjallajökull-Eruptionen 2010


• Eyjafjallajökull-Eruptionen 2010

• Kernschmelze in der Atomanlage Fukushima Daiichi

01.05.2012

Krisenmanagement

Die ZAMG reagiert 1-2 mal jährlich auf internationaleKrisensituationen und Katastrophen imUmweltbereich


Vulkanausbrüche in Island

April/Mai 2010Juni 2011

Nuklearer UnfallFukushima

März/April 2011

WaldbrändeRussland

Juli/August 2010

01.05.2012

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


bezüglichdes Transportesvon radioaktivkontaminiertenRauch Richtung Europa

Fukushima: Erste Modellierung der Ausbreitung von Radioaktivität weltweit imNetz, erste (korrekte) Abschätzungen der Quellstärken (von Japan bestätigt)

01.05.2012

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


• 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

01.05.2012

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


• Neue Funktionalitäten sind

• Response auf Nuklearunfälle und Atomtests weltweit

• Response auf Vulkanausbrüche, Produkte für Flugsicherheit

• Response auf Waldbrände und andere Ereignisse weltweit

01.05.2012

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


Ende der Eruptionen: 24. Mai 2010

01.05.2012

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


20100417 06:00 20100417 12:00

01.05.2012

Vergleich mit Sonnblick Messungen

Vergleiche zwischen ZAMG


Vergleiche zwischen ZAMG Modell und Staubmessungen auf dem Sonnblick zeigten eine gute Übereinstimmung

01.05.2012

Vergleich mit DLR Flugmessungen: Leipzig

Das DLR Flugzeug entdeckte in 4km Höhe eine gut definierte Ascheschicht über Leipzig (19. April 2010).


Höhe und Ausdehnung dieser Schicht wurden vom ZAMG Modell extrem gut wiedergegeben

01.05.2012

“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


01.05.2012

Fukushima Daiichi: Stromversorgung und Notkühlung


01.05.2012

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


des Abklingbeckens, Block 4

• 16. März 2011: Feuer im Bereich des Abklingbeckens, Block 4

01.05.2012

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


• 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

01.05.2012

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)


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)

01.05.2012

Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen

Day 3 Day 6


Day 9 Day 12

01.05.2012

Tägliche ZAMG-Produkte (Deutsch und Englisch)


01.05.2012

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


• Xenon-Stationen: Messung von 133Xe im Bereich 0.1 mBqm-3

01.05.2012

CTBTO Messungen


01.05.2012

Ankunft der Plume an verschiedenen Stationen (131I)

Takasaki, Japan (JPP38) Sacramento, California (USP70)


Schauinsland, Germany (DEP33)

01.05.2012

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


01.05.2012

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


• 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

01.05.2012

Grundprinzip Quellstärkeabschätzung

Für die Abschätzung der Quellstärke wird folgendes benötigt:

• Messung von Radionukliden an Stationen (z.B. CTBTO, österreichischer Strahlenschutz)


• Rückwärtsrechnung von der Messung zum Unfall-AKW

• Quellstärke = gemessene Konzentration * Verdünnungsfaktor

01.05.2012

Quellstärkenberechnung

Berechnungssystem wird derzeit in das österreichische Krisen-System übernommen

Rückwärts


01.05.2012

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


Anfangsphase um Größenordnungen zu niedrig

• Stohl et al., 2011: 137Cs 35,8 PBq (40% Tschernobyl), 133Xe 16700 PBq (250% Tschernobyl)

01.05.2012

Emission estimates/International results


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