CC BY
129
Terra Humana
УДК 551.461.22 ББК 26.221
О.П. Никитин, С.Ю. Касьянов
поверхностные течения вокруг японских островов: пути распространения радиоактивного загрязнения вследствие аварий на аэс «фукусима-1»
Рассматриваются поверхностные течения вокруг Японии в связи с авариями на АЭС «Фукусима-1». Используется массив данных о траекториях отслеживаемых со спутников океанографических буев-дрифтеров за двадцатидвухлетний период с апреля 1989 по май 2011 гг. Показано, что воды, загрязненные радиоактивными элементами у АЭС «Фукусима-1», перемещаются в сторону открытого Тихого океана и не переносятся поверхностными течениями к российским дальневосточным территориям.
Ключевые слова:
АЭС «Фукусима-1», дальневосточные острова, поверхностные течения, радиоактивное загрязнение океана, российские территории, траектории дрифтеров, Япония.
Сильное землетрясение с магнитудой 9,0 и последующее цунами с высотой около десяти метров, произошедшие 11 марта 2011 г. на северо-востоке Японии, привели к серии тяжелых аварий на АЭС «Фукуси-ма-1», вызванных выходом из строя системы охлаждения реакторов энергоблоков и хранилищ отработанного ядерного топлива. В результате прибрежные воды в районе «Фукусимы-1», которая является одной из крупнейших АЭС в мире и расположена непосредственно на берегу Тихого океана (рис. 1), оказались сильно загрязненными радиоактивными элементами.
В последующие недели из-за непре-кращающихся утечек из поврежденных реакторов воды с высоким содержанием радиоактивных веществ их концентрация в океане у АЭС постоянно росла и на начало апреля превысила предельную норму в десятки тысяч раз. Стали появляться сообщения об обнаружении в ряде районов Японии радиоактивных изотопов йода и цезия в воздухе, морской и питьевой воде, а также в рыбе и продуктах питания. Генеральный секретарь кабинета министров Японии заявил 3 апреля 2011 г., что утечки радиоактивных веществ с АЭС «Фукусима-1» могут продолжаться еще в течение нескольких месяцев. В это же время компания-оператор АЭС «Фуку-сима-1» - TEPCO (Tokyo Electric Power Company) - объявила о решении сбросить в океан 11500 тонн низкорадиоактивной воды (с концентрацией радиоактивных веществ примерно в 100 раз превышающей предельно допустимую концентрацию), которая хранилась в разных резервуарах на станции, для того, чтобы освободившееся место использовать для перекачки из второго аварийного энергоблока высокорадиоактивной воды.
5 апреля ТЕРСО сообщила, что содержание радиоактивного изотопа йода-131 в воде, которая выливается через трещину в колодце дренажной системы АЭС в Тихий океан, в 7,5 миллионов раз превышает норму [3] и остановить утечку пока не удается. В середине апреля японские власти объявили о повышении уровня опасности на АЭС «Фукусима-1» до 7-го уровня, который является максимальным и соответствует уровню опасности аварии на Чернобыльской АЭС. В середине мая сообщалось об обнаружении новой утечки высокорадиоактивных веществ в океан. При этом вблизи станции концентрация радиоактивного цезия-134 в морской воде превысила допустимую норму в 32 тыс. раз, а цезия-137 - в 22 тыс. раз. В начале июня, на момент завершения написания данной статьи, ТЕРСО признала, что утечки радиации со станции происходят до сих пор, и такую ситуацию не удастся стабилизировать до конца года, поскольку повреждения трех пострадавших реакторов оказались серьезнее, чем считалось ранее. Выяснилось, что из-за удара цунами реакторы АЭС длительное время оставались без охлаждения, что привело к расплавлению в трех из них ядерного топлива, которое прожгло корпуса установок, их внешние защитные оболочки и лишило систему герметичности.
Таким образом, АЭС «Фукусима-1» превратилась в постоянно действующий источник радиоактивного загрязнения. Специалисты различных учреждений РФ оценивают угрозы радиационного заражения дальневосточных российских территорий от рассматриваемого источника. В Государственном океанографическом институте Росгидромета такая оценка была проведена с точки зрения переноса радиоактивных веществ поверхностными тече-
Рис. 1. АЭС «Фукусима-1» до аварии
;{вімшл і
Рис. 2. Ансамбль траекторий дрейфующих буев за период с 1989 по 2011 г.
ниями. С этой целью были использованы архивные данные о траекториях отслеживаемых со спутников океанографических буев-дрифтеров, которые в течение последних десятилетий массово применяются для изучения поверхностных течений в океане.
Океанографический дрифтер представляет собой заглубленный парус-драгу в виде цилиндра с отверстиями высотой 7 м и диаметром 1 м и прикрепленный к нему тросом буй, находящийся на поверхности океана. Центр цилиндра штатно соответствует глубине 15 м. На буе расположены
Среда обитания
Terra Humana
Рис. 3. Попе средних поверхностных течений по дрифтерным данным в районе японских островов. Вверху слева показан масштабный вектор скорости.
датчики и трансмиттер для передачи данных по спутниковым каналам связи (см. также [1; 2; 4]).
Собранный для района вокруг японских островов массив данных о траекториях дрифтеров был образован путем объединения данных, полученных из различных
зарубежных источников. Основные источники дрифтерных данных - это серверы Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (США), Integrated Science Data Management (ранее Marine Environmental Data Service, Канада) и Coriolis project (IFREMER, Франция).
1400 ¡40 3 ¡40,7 ¡410 ¡41 З 141.7 ¡42.0 ¡42 $ ¡42 7 ¡43.0 ¡43.3 ¡42 7
Рис. 4. Поле средних поверхностных течений по дрифтерным данным в районе АЭС «Фукусима-1.
Рис. 5. Траектории дрейфа буев в окрестности острова Хонсю в период с 26 марта по 6 апреля 2011 г.
Для расчетов по дрифтерным данным и построения карт была использована компьютерная информационно-справочная система [2]. На рис. 2 изображена совокупность траекторий 978 буев, дрейфовавших в районе японских островов в период с апреля 1989 по май 2011 г.
Анализ этих траекторий показал, что за более чем двадцатилетний период дрифтерных наблюдений в рассматриваемом
районе ни один из дрейфовавших буев не прошел с поверхностными течениями из акватории Тихого океана в Японское или Охотское моря через Сангарский пролив, а также проливы между островами Хоккайдо, Кунашир и Итуруп. Траектории буев, которые ранее в разные годы оказывались вблизи АЭС «Фукусима-1», в дальнейшем уходили на юг или на восток в глубоководную часть Тихого океана, не приближаясь
Рис. 6. Сплоченность льда в Охотском море по спутниковым данным по состоянию на 3.04.2011 г. Градациями цвета показана относительная доля морской поверхности, занятой льдом, в баллах (0 баллов - чистая вода, 10 баллов - сплошной лед).
Среда обитания
Terra Humana
к Курильским островам. Зарегистрировано прохождение буев из Тихого океана в Охотское море через проливы между островами Итуруп, Уруп и другими расположенными севернее островами Курильской гряды, вплоть до полуострова Камчатка (на рис. 2 не показаны). Однако эти буи перемещались со стороны Берингова моря вместе с течением Ойясио, имеющим югозападное направление.
На представленной на рис. 3 карте приведено поле среднемноголетних поверхностных течений в рассматриваемом районе, рассчитанное на полуградусной сетке по показанному выше ансамблю траекторий движения дрейфующих океанографических буев.
Ниже острова Хонсю можно видеть сильное меандрирующее теплое течение Куросио, отходящее от берега южнее АЭС «Фукусима-1» и уходящее на восток в глубоководную часть Тихого океана. Вдоль восточных берегов Курильских островов и острова Хоккайдо прослеживается холодное течение Ойясио, соединяющееся южнее острова Хоккайдо с потоком поверхностных вод, вытекающих из Сангарского пролива в Тихий океан. Часть этих вод перемещается на юг, противодействуя, таким образом, распространению загрязненных вод от АЭС «Фукусима-1» на север к Японскому или Охотскому морям.
На рис. 4 показано поле среднемноголетних поверхностных течений вблизи АЭС «Фукусима-1», рассчитанное на четвер-тьградусной сетке по данным дрифтерных наблюдений. Как видно, непосредственно вблизи станции существует течение южного направления. Таким образом, следует ожидать, что поступающие в океан радиоактивные воды от АЭС первоначально сносит на юг, а далее они попадают в Куросио и переносятся на восток и северо-восток.
На рис. 5 изображены траектории буев, запущенных в районе острова Хонсю вскоре после произошедшей на АЭС «Фукуси-ма-1» аварии. Видно, что дрейф направлен в сторону открытого океана. Траектории всех пяти буев вполне соответствуют кли-
Список литературы:
матической картине в поле течений (рис. 3 и 4). Третья снизу траектория на рис. 5 указывает на наличие течения южного направления у АЭС «Фукусима-1».
Направление дрейфа этих пяти буев, как и приведенные выше факты, дают основания для вывода о том, что, вероятнее всего, радиоактивное заражение морской воды, сложившееся у северо-восточного побережья острова Хонсю, распространяется в восточном направлении и не представляет угрозы для российской территории.
Дополнительным фактором, защищавшим в марте и апреле 2011 г. российские территории от попадания на них радионуклидов, была ледяная броня вокруг Курильских островов, полуострова Камчатка и восточного побережья острова Сахалин (рис. 6). Представленная на рис. 6 карта была построена по данным NCEP/NOAA с помощью разработанного в Гидрометцентре России в рамках отечественной программы ЕСИМО он-лайн Интернет-сервиса. Согласно рассмотренным выше данным наблюдений за траекториями дрифтеров и картам течений, появление загрязненных поверхностных вод вблизи российских берегов крайне маловероятно.
Выше был рассмотрен только один аспект проблемы, которая требует тщательного всестороннего изучения. Например, не ясна картина глубинных течений в районе японских островов. Очевидно, что при попадании в океан загрязненные воды от АЭС будут охлаждаться, разбавляться за счет турбулентного перемешивания, частично заглубляться и разноситься также и глубинными течениями.
Следует постоянно следить за направлением переменчивых ветров (особенно на моменты очередных утечек радиации с АЭС «Фукусима-1»). Необходимо оценить последствия возможного прохождения тайфуна через загрязненные области вблизи АЭС. Могут представлять опасность перелетные птицы и мигрирующие косяки рыб.
Поэтому важно постоянно проводить мониторинг уровня радиации дальневосточных территорий и продуктов питания.
[1] Касьянов С.Ю., Музыка Г.В., Никитин О.П. О дрифтерных наблюдениях за поверхностными течениями Мирового океана // Электронный журнал «Исследовано в России». - 2000, № 50. - C. 676-685. -Интернет-ресурс. Режим доступа: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2000/050.pdf
[2] Никитин О.П., Касьянов С.Ю., Музыка Г.В. Компьютерная информационно-справочная система «Поверхностные течения Мирового океана» // Труды ГОИН. - 2005, вып. 209. - C. 75-89.
[3] Содержание йода в воде, вытекающей в океан, в 7,5 млн раз выше нормы. - Интернет-ресурс. Режим доступа: http://ria.ru/jpquake_nuclear/20110405/361l7l453.html
[4] Niiler P. The World ocean surface circulation // Ocean circulation and climate / Ed. G. Siedler, J. Church, J. Gould // International Geophysics Series. - London: Academic press, 2001, vol. 77. - P. 193-204.
