跳至主要內容

大气扩散模型 - 评估大气环境事件的实用工具

大气扩散模型 - 评估大气环境事件的实用工具

关锦伦
2023年7月

为了应对潜在的核事故,天文台建立了一套事故后果评估系统(Accident Consequence Assessment System),用以模拟放射性物质释放到大气中的运动和扩散,并评估核事故对香港环境的影响。这套事故后果评估系统的大气扩散模型可以应用于近或远距离的模拟,评估其他公众关注的悬浮粒子在大气中的扩散情况,例如沙尘,火山灰,山火引起的烟雾等等,让我们可以根据观测数据和电脑预测模型来估算大气中不同悬浮粒子的扩散和沉积情况。
对于近距离大气扩散模拟,天文台主要用于评估放射性物质的扩散,采用一种名为 Risø Mesoscale PUFF (RIMPUFF)的大气扩散模型。RIMPUFF是气象学中一种常用的拉格朗日中尺度大气扩散模型,用以计算空气中放射性物质的浓度及带来的辐射剂量。图一是RIMPUFF模拟辐射烟羽扩散的示例。
图一
图一   大亚湾核电站的烟羽扩散模拟。
对于远距离大气扩散模拟,天文台采用了FLEXible PARTicle (FLEXPART)大气扩散模型。这是一种粒子扩散模型,可以模拟远距离大气扩散。图二是 FLEXPART模拟大气粒子扩散的示例。
图二
图二   秦山核电站的大气粒子扩散模拟。
大气扩散模型也可以应用于不同的大气环境事件,前提是相关的悬浮粒子可以被风运输。扩散模型可以根据悬浮粒子的源项和特定性质(例如转化及分解)进行模拟,用以评估悬浮粒子在大气中不同时间和位置的扩散情况。以下是将大气扩散模型应用于大气环境评估的一个例子。
图三(a)显示了使用FLEXPART模拟2023年4月初在中国北部的沙尘暴扩散情况。图三(b)显示了当时日本气象厅的向日葵卫星所观测到的大气沙尘位置,在中国东部和黄海附近,有部分大气沙尘被高云所遮蔽。模拟结果与卫星图像所显示的实际情况相似。简而言之,大气扩散模型是评估各种大气环境事件中受影响区域的实用工具。
图三(a)
图三(a)   FLEXPART模拟沙尘在大气中的扩散情况。
图三(b)
图三(b)   向日葵卫星观测到的沙尘暴位置。