Simulering af nuklear skystigning overalt, når som helst

I årtier, forståelse af adfærden for en nuklear svampesky blev udført med omhyggelig analyse af observationer foretaget under testtiden. Gamle fotos, forældet film og ufuldstændige vejrdata gjorde præcise beregninger vanskelige. Nu, med resultater offentliggjort i Atmosfærisk miljø , Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere forbedrer vores forståelse af nukleare skystigninger ved hjælp af et bredt vedtaget og stærkt valideret vejrmodelleringsværktøj.

Weather Research and Forecasting (WRF) -modellen har været en grundpille i vejrudsigter og cloud -modellering i årtier. Modellens kildekode vedligeholdes af National Center for Atmospheric Research, men det er samfundsudviklet, ved hjælp af flere bidrag fra forskere på LLNL. I særdeleshed, LLNL -versionen af ​​WRF bruges på National Atmospheric Release Advisory Center til at simulere bevægelse og turbulens af luftbårne partikler, der flyder rundt i terrænegenskaber og bygninger. Sammenlignet med simuleringerne med lavere troværdighed, der ofte bruges til at modellere skystigning til nødberedskab, en WRF-baseret model af en nuklear sky inkorporerer tidsvarierende vejr for den nøjagtige placering, der undersøges. Denne tilpasningsevne og høje opløsning appellerede til en af ​​papirets forfattere, Livermore maskiningeniør Katie Lundquist.

"Fordi vi har så meget erfaring med at udvikle modellen til måleropløsninger, vi troede, at denne model var meget velegnet til modellering af skystigning, "sagde hun. Yderligere medforfattere på papiret inkluderer Robert Arthur, Jeffrey Mirocha, Stephanie Neuscamman, Yuliya Kanarska og John Nasstrom.

Mens mange af de amerikanske atmosfæriske tests blev udført i det tørre miljø i Nevada, Lundquist sagde, en fremtidig atomhændelse kan forekomme overalt.

"Du skal bruge en model, der har forudsigelsesmuligheder for disse komplicerede miljøer, "sagde hun." En vejrmodel er det perfekte valg, fordi den bruges operationelt til at forudsige vejr over hele verden. "

Forskerne brugte den 8. maj, 1953 "Encore" -begivenhed som grundlag for at teste deres WRF -hypotese. Brug af globale atmosfæriske reanalysedata til at simulere forhold på denne dato, de fodrede WRF -modellen med parametrene for en nuklear ildkugle og indtastede opløsningen i overensstemmelse hermed. Efter at have kørt modellen, deres simulering matchede billederne fra 1953 bemærkelsesværdigt godt.

"Vi var chokerede over, at det passede så godt, sagde Lundquist, der for nylig talte med LiveScience om, hvordan svampeskyer dannes i en atomeksplosion. "Skystigningssimuleringen er i stand til at matche stigningshastigheden og stabiliseringshøjden, samt små kvalitative funktioner som torusens hældning i skyen og timingen for at torus bryder sammen til at være en mere turbulent sky. Vi var meget tilfredse med vores resultater, og overrasket over, at vi var nødt til at lave meget lidt tuning for at få disse resultater til at se lige så godt ud, som de gør. "

Noget af kreditten tilhører WRF -modellen, sagde Lee Glascoe, Leder af LLNL Nuclear Emergency Support Team Program. "Denne vejrmodel har været i brug i omkring 20 år, og der er gået meget validering ind i denne model, "sagde han." Jeg tror, ​​vi nyder godt af de sidste 20 års vejrforskning og prognoser, der er sket inden for denne model. Det er virkelig et godt værktøj til det, vi laver. "

Finansiering til forskningen om skystigning kom fra programmet Laboratory Directed Research and Development og Office of Nuclear Incident Response, mens finansiering til modeller i høj opløsning også er kommet fra Department of Energy's Wind Energy Technologies Office.

Glascoe tilføjede, at forskningen ville have været umulig uden de højopløselige simuleringskapaciteter, Lundquist og hendes team udviklede og indarbejdede i WRF-modellen. Den forbedrede raffinement af WRF tillader sky -simulering at forudsige "regnvejr" af radioaktive partikler, især et sted med mere atmosfærisk fugt. Alt det innovative arbejde hos Lawrence Livermore skaber en model, der kan anvendes til en lang række miljøforhold, fra en tør, landlige omgivelser som Nevada -teststedet, til et fugtigt miljø eller et tæt befolket byområde.

"Ingen har mulighed for det undtagen Livermore, "Lundquist sagde." Det hele kommer tilbage til tanken om, at vi skal forudsige konsekvenserne af farlige atmosfæriske udslip. Vi har den operationelle mission til at gøre det. Al denne forskning ender i drift og forbedrer vores forudsigelser. "