大氣穩定度對放射性物質擴散的影響
大氣穩定度對放射性物質擴散的影響
孔繁耀
2020年3月
在《核事故後果評估》的文章中，談到我們需要風向、風速、大氣穩定度和降雨情況等天氣資料來評估核事故發生後，放射性物質的擴散情況。風向和風速的影響較直觀和容易明白，風向影響放射性物質的傳送和擴散方向，而風速則影響放射性物質到達某地區的時間。這篇文章我們會集中討論大氣穩定度對放射性物質擴散的影響。
當與核事故相關的放射性物質暴露於空氣中，一些帶有放射性的氣體或微粒便會隨風傳送到下游，眼睛看不見，鼻子亦嗅不到，但就像煙霧般在空氣中擴散到其他地區（稱為煙羽），亦有部分微粒沉降在地上。煙羽擴散到空氣中的幅度及速率與大氣湍流有關，而大氣湍流又取決於大氣的穩定度。當大氣不穩定時，湍流增強；大氣穩定時，湍流便被抑制。
要把大氣穩定度分類，最廣泛使用的方案是由Pasquill（1961）建立並由Turner（1967）修改的方案：Pasquill-Turner（PT）方案。該方案根據地面風速、日間日照和夜間雲量來分類。穩定度由A至G級。A級代表最不穩定，D級是中性而G級是最穩定。
大氣穩定度亦可使用大氣的垂直溫度變化來分類[1]。
大氣穩定度會影響煙羽的擴散範圍。圖一及二顯示在相同風向和風速的情況下，穩定度分別為B級（較不穩定）和E級（較穩定）的煙羽擴散範圍。從圖中可見在大氣較不穩定的情況下，煙羽的擴散範圍會比較大。表三顯示大氣穩定度與煙羽擴散角度的粗略估計（只有A至F級）。
圖一：煙羽擴散範圍在穩定度B級的情況。
圖二：煙羽擴散範圍在穩定度E級的情況。
參考資料：
[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.