大气稳定度对放射性物质扩散的影响
大气稳定度对放射性物质扩散的影响
孔繁耀
2020年3月
在《核事故后果评估》的文章中，谈到我们需要风向、风速、大气稳定度和降雨情况等天气资料来评估核事故发生后，放射性物质的扩散情况。风向和风速的影响较直观和容易明白，风向影响放射性物质的传送和扩散方向，而风速则影响放射性物质到达某地区的时间。这篇文章我们会集中讨论大气稳定度对放射性物质扩散的影响。
当与核事故相关的放射性物质暴露于空气中，一些带有放射性的气体或微粒便会随风传送到下游，眼睛看不见，鼻子亦嗅不到，但就像烟雾般在空气中扩散到其他地区（称为烟羽），亦有部分微粒沉降在地上。烟羽扩散到空气中的幅度及速率与大气湍流有关，而大气湍流又取决于大气的稳定度。当大气不稳定时，湍流增强；大气稳定时，湍流便被抑制。
要把大气稳定度分类，最广泛使用的方案是由Pasquill（1961）建立并由Turner（1967）修改的方案：Pasquill-Turner（PT）方案。该方案根据地面风速、日间日照和夜间云量来分类。稳定度由A至G级。A级代表最不稳定，D级是中性而G级是最稳定。
大气稳定度亦可使用大气的垂直温度变化来分类[1]。
大气稳定度会影响烟羽的扩散范围。图一及二显示在相同风向和风速的情况下，稳定度分别为B级（较不稳定）和E级（较稳定）的烟羽扩散范围。从图中可见在大气较不稳定的情况下，烟羽的扩散范围会比较大。表三显示大气稳定度与烟羽扩散角度的粗略估计（只有A至F级）。
图一：烟羽扩散范围在稳定度B级的情况。
图二：烟羽扩散范围在稳定度E级的情况。
参考资料：
[1] John L. Woodward, Estimating the Flammable Mass of a Vapor Cloud, American Institute of Chemical Engineers, 1998.
[2] John E. Till and Helen Grogan, Radiological Risk Assessment and Environmental Analysis, Oxford University Press, 2008.
[1] John L. Woodward, Estimating the Flammable Mass of a Vapor Cloud, American Institute of Chemical Engineers, 1998.
[2] John E. Till and Helen Grogan, Radiological Risk Assessment and Environmental Analysis, Oxford University Press, 2008.