Modeled distribution of radioactive contamination in the Pacific Ocean from Fukushima, to 10 years after disaster, by GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.
http://www.geomar.de/news/article/fukushima-wo-bleibt-das-radioaktive-wasser/

Distribution of the radioactive contamination in the Pacific Ocean from Fukushima


Fukushima - Wo bleibt das radioaktive Wasser?

[Original] 09.07.2012/Kiel. Die Reaktorkatastrophe im japanischen Fukushima gerät bereits wieder in Vergessenheit. Große Mengen der dabei freigesetzten radioaktiven Substanzen breiten sich aber nach wie vor im Pazifik aus. Wissenschaftler des GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel haben die langfristige Ausbreitung mit Hilfe einer Modellstudie untersucht. Danach sorgt die starke Vermischung durch ozeanische Wirbel für eine rasche Verdünnung des radioaktiven Wassers. Wenn die ersten Ausläufer in etwa drei Jahren die nordamerikanische Küste erreichen, sollte die Radioaktivität daher bereits unter den Werten liegen, die noch heute infolge der Tschernobyl-Katastrophe in der Ostsee zu finden sind.

Durch die Reaktorkatastrophe von Fukushima im März letzten Jahres wurden große Mengen radioaktiven Materials freigesetzt. Ein überwiegender Teil davon gelangte über die Atmosphäre, teilweise aber auch durch direkte Einleitung in den Pazifischen Ozean, darunter auch langlebige Isotope wie das im Meerwasser gut lösliche Cäsium-137. Mit Hilfe detaillierter Computersimulationen haben Forscher des GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel die langfristige Ausbreitung untersucht. „In unseren Modellen haben wir großen Wert auf eine möglichst realistische Darstellung auch feiner Details der Strömungen gelegt“, erklärte der Leiter des Forscherteams, Prof. Claus Böning, „denn die Stoffausbreitung wird nicht nur durch die Hauptströmung, den Kuroshio, sondern maßgeblich auch durch intensive und stark veränderliche Wirbel geprägt.“

„Nach unseren Modellrechnungen dürfte durch diese starken Verwirbelungen das radioaktive Wasser schon jetzt über nahezu den halben Nordpazifik verteilt worden sein“, erklärte Diplom-Ozeanograph Erik Behrens, Erst-Autor der in der internationalen Fachzeitschrift „Environmental Research Letters“ veröffentlichten Studie. „Zudem haben Winterstürme das Wasser bis in Tiefen von rund 500 Metern vermischt.“ Die damit einhergehende Verdünnung sorgt in der Modellrechnung für eine rasche Abnahme der Caesium-Konzentrationen.

Der Effekt der ozeanweiten Vermischung wird besonders deutlich, wenn man den im Modell simulierten zeitlichen Verlauf der Strahlungswerte im Pazifik mit den Verhältnissen in der Ostsee vergleicht. „Die im März und April 2011 in den Pazifik geflossene Menge an Radioaktivität war mindestens dreimal so groß wie die, die 1986 infolge der Tschernobyl-Katastrophe in die Ostsee eingetragen wurde“, erläutert Böning. „Trotzdem sind die von uns simulierten Strahlungswerte im Pazifik bereits jetzt niedriger als die Werte, die man noch heute, 26 Jahre nach Tschernobyl, in der Ostsee findet.“

Nach der Modellsimulation sollten erste Ausläufer des verstrahlten Wassers etwa im Herbst 2013 die Hawaii-Inseln streifen und zwei bis drei Jahre später die nordamerikanische Küste erreichen. Anders als an der Meeresoberfläche schwimmende Trümmerteile, die auch durch den Wind vertrieben werden, wird das radioaktive Wasser allein durch die Strömungen unterhalb der Meeresoberfläche transportiert. Die weitere damit einhergehende Verdünnung wird sich nun aber deutlich verlangsamen, da die ozeanischen Wirbel im Ostpazifik viel schwächer als in der Kuroshio-Region sind. Daher werden noch über Jahre hinweg die Strahlungswerte im Nordpazifik deutlich über denen vor der Katastrophe liegen.

Sehr interessiert wären Claus Böning uns sein Team an direkten Vergleichmessungen. „Dann könnten wir unmittelbar sehen, ob wir auch bei den absoluten Größen der Konzentrationen richtig liegen“, meint Prof. Böning. Solche Daten sind für die Kieler Wissenschaftler aber derzeit nicht verfügbar.

Originalarbeit:
Behrens, E., F.U. Schwarzkopf, J.F. Lübbecke and C.W. Böning, 2012: Model simulations on the long-term dispersal of 137Cs released into the Pacific Ocean off Fukushima. Environmental Research Letters, 7, http://dx.doi.org/10.1088/1748-9326/7/3/034004

[Machine translation] Kiel, 9 July 2012 (GEOMAR) – The nuclear disaster in the Japanese Fukushima device back into oblivion. Large quantities of radioactive substances released it spread but still in the Pacific. Scientists of GEOMAR | Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel have investigated the long-term spread with the help of a model study. Then, the strong mixing by oceanic Eddy ensures a rapid dilution of radioactive water. If the first runners reach the North American coast in about three years, the radioactivity should therefore already are below the values which today are found as a result of the Chernobyl disaster in the Baltic Sea.

Large quantities of radioactive material were released through the reactor catastrophe of Fukushima in March last year. A majority of concluded about the atmosphere, but also by direct discharge into the Pacific Ocean, including long-lasting isotopes such as the highly soluble in sea water cesium-137. With the help of detailed computer simulations of GEOMAR researchers | Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel the long-term spread investigated. "In our models, we have placed great importance on a realistic representation of also fine details of the currents", said the head of the research team, Prof. Claus Böning, "because the substance spread is characterised not only by the mainstream, the Kuroshio, but significantly also through intensive and highly volatile vortex."

"According to our calculations the radioactive water should be been distributed through these strong turbulence already half North Pacific--almost the", explained diploma oceanographer Erik Behrens, first author in the international scientific journal "environmental research letters" published study. "In addition winter storms have mixed the water to depths of 500 meters." The resulting dilution ensures a rapid decrease of the cesium concentrations in the mathematical modeling.

The effect of the wide ocean mixing is particularly evident if one compares the timing of the radiation levels in the Pacific Ocean as simulated in the model with the conditions in the Baltic Sea. "In March and April 2011 in the Pacific Ocean flowed amount of radioactivity was at least three times as large as that which was registered in 1986 due to the Chernobyl disaster in the Baltic Sea," explains backer. "Nevertheless, the radiation levels simulated by us in the Pacific are already lower than the values today, 26 years after Chernobyl, in the Baltic Sea."

After the model simulation, first foothills of contaminated water should strip the Hawaiian Islands and two or three years later reached the North American coast in the autumn of 2013. Unlike floating to the surface debris, which are distributed by the wind, radioactive water is transported solely by the currents below the surface of the sea. The other concomitant dilution will slow down now but clearly since the oceanic Eddy in the Eastern Pacific are much weaker than in the Kuroshio region. Therefore, the radiation levels in the North Pacific well above those before the disaster are still over the years.

Very interested in Claus Böning would us his team to make direct comparison measurements. "Then we could see immediately whether we really are also the absolute sizes of the concentrations," says Prof. Böning. Such data for the Kiel researchers but are currently not available.

Original work:
Behrens, E., F.U. Schwarzkopf, J.F f. Lübbecke and C.W.. Böning, 2012: model simulations on the long-term dispersal of 137CS released into the Pacific Ocean off Fukushima.Environmental research letters, 7, http://dx.doi.org/10.1088/1748-9326/7/3/034004

Fukushima - Wo bleibt das radioaktive Wasser?

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