Luftfartens Risiko ved Vulkansk Aske Meteorologiske Forhold. Jens Havskov Sørensen DMI

Transkript

1 Luftfartens Risiko ved Vulkansk Aske Meteorologiske Forhold Jens Havskov Sørensen DMI

2 Luftforureningsmodellering ved DMI DMI s forsknings- og udviklingsaktiviteter vedrørende luftforurening støtter de nationale beredskaber omhandlende atmosfærisk spredning af skadelige stoffer: Atomberedskabet (spredning af radioaktivitet fra uhelds- eller terrorramte kernekraftværker, dirty bombs fra terroraktioner etc.) Kemisk beredskab (større udslip af giftige gasser eller røg) Bio-terror (biologiske kampstoffer) Luftbåren spredning af dyresygdomme (mund- og klovesyge etc.) Vulkanudbrud Smog- og ozonberedskabet Pollenvarsling Prognoseberegning er her af største vigtighed, sammen med rådgivning fra vagthavende meteorolog, og derfor er beredskaberne naturlige kerneaktiviteter ved et nationalt meteorologisk institut med døgnbemandet vejrtjeneste og edbafdeling.

3 Meteorologisk Modellering 3-d gitter: Vertikal koordinat: 40 terræn-influerede niveauer

4 Meteorologiske Modeller DMI har i dag tre vejrprognosemodeller i drift. Én version med horisontal opløsning på 15 km, én 5 km og én 3 km. Desuden global model ved ECMWF. Før en prognoseberegning indsamles meteorologiske observationer. Ved hjælp af disse finder man en 3-dimensional begyndelsestilstand af atmosfæren, som er bedst muligt i overensstemmelse med observationerne.

5 Vulkanudbrud Grímsvötn, Vatnajökull, Island, november 2004.

6 Vulkanudbrud Grímsvötn, Vatnajökull, Island, november km over jorden 10 km over jorden

7 The Eyjafjallajökull eruption From the very start of the volcanic eruption at Eyjafjallajökull on 14 April 2010, DMI has been simulating the ash plume including forecasting. The atmospheric dispersion model used is DERMA employing NWP model data from either the DMI-HIRLAM limited-area model or the global model run at ECMWF.

8 Ash plume simulations Instantaneous concentration, first week of eruption 4 km (FL130) 6 km (FL200) 11 km (FL350)

9 Why are we simulating the ash plume? For aviation: Supporting the DMI weather service, which uses the WMO VAAC system. Beneficial to have real-time information from a number of models Veterinary preparedness and food safety: Deposition of fluoride Nuclear emergency preparedness: A large-scale real-time exercise involving a real event Accumulated deposition

10 Observations Satellite images Research flights through plume Radio soundings with aerosol sampling instrument Lidars

11 Risø Lidar Instrument set up at Høvsøre, north-west Jutland. Data compared with cloud observations and simulated plume

12 Askeskyen trodsede de fysiske love Det er selvfølgelig noget vrøvl Forskergruppen har baseret sin konklusion på erfaringer med støvstorme. Transport i grænselaget finder normalt ikke sted over store afstande med partikler af denne størrelse (jf. støvtransport fra ørkener), men over grænselaget er atmosfæren dels stabil, dels spredte jetstrømmen dele af asken meget hurtigt. Evidens for, at transport kan finde sted over store afstande også med µm partikler (eksempler fra Tjernobyl-katastrofen).

13 Vulkanologisk input til spredningsmodel De atmosfæriske spredningsmodeller, der anvendes til simulering af spredningen af aske (tefra) fra vulkanudbrud, anvender som udgangspunkt en beskrivelse af askesøjlen nær vulkanen. Beskrivelse af størrelse og tæthed af askepartikler. Størrelsesfordelingen afhænger af udbruddets type, og vurderes ved indsamling af aske. Tætheden er relativt veldefineret (~ 2500 kg/m 3 ). Tidsafhængig højde af askesøjlen over vulkanen. Estimeres vha. observationer fra vejrradar og pilotrapporter. Den vertikale fordeling af aske i søjlen observeres almindeligvis ikke, og der antages en jævn fordeling. Udslipsraten af aske er normalt den væsentligste kilde til usikkerhed. Empirisk sammenhæng mellem udslipsraten og højden af askesøjlen. Et udtryk for gennemsnitlige forhold og tager ikke højde for variationer på kort tidsskala (den pulserende natur af vulkanudbrud). Oplysninger hver tredje time fra Islands meteorologiske institut (IMO) samt daglige rapporter fra IMO og Institute of Earth Sciences, University of Iceland.

14 Udslipsrate og askesøjlehøjde Empirisk sammenhæng mellem udslipsrate og højde af askesøjlen fundet ved sammenstilling af data fra 34 vulkanudbrud, se Mastin et al. (2009, J Volcanology and Geothermal Res, 186, pp ).

15 Tærskelværdier for askekoncentration benyttet af London VAAC Rød 0.2 mg/m 3 < konc. < 2 mg/m 3 Grå 2 mg/m 3 < konc. < 4 mg/m 3 Sort 4 mg/m 3 < konc.

16 Collaboration SLV and Naviair Danish Emergency Management Agency Veterinary and Food Administration in Denmark, Greenland and the Faroe Islands London VAAC, Toulouse VAAC and Montreal VAAC Icelandic Meteorological Office Nordic Volcanological Center Risø National Laboratory EU ENSEMBLE, JRC-Ispra Web cam movie