Numerical analysis of seasonal change of iodine-129 deposition in Japan using a global atmospheric iodine transport model

全球ヨウ素輸送モデルを用いた日本におけるヨウ素-129沈着の季節変動解析

門脇 正尚   ; 寺田 宏明   ; 鈴木 崇史  

Kadowaki, Masanao; Terada, Hiroaki; Suzuki, Takashi

ヨウ素129(I)は、水の年代測定や海底堆積物の追跡、ヨウ素循環の研究に有用な同位体である。大気中のIの主なソースは、海洋からの揮発と核燃料再処理工場からの排出である。放出されたIは大気中を全球的に輸送され、地球表面に沈着するが、そのグローバルな循環は依然として十分に理解されていない。本研究では、Iの沈着過程に着目し、我々が開発した全球大気ヨウ素輸送モデルGEARN-FDMを用いて、青森県六ヶ所村で観測されたI沈着量の季節変化の要因を調べた。シミュレーション期間を2006-2010年とし、気象モデルWRFと客観解析データERA-interimで計算した気象場を用いてIの大気拡散シミュレーションを実施した。GEARN-FDMは観測されたIの沈着量の季節変化を良好に再現した。夏季の六ヶ所の月間沈着量の85-90%は、海洋から揮発した無機態Iガスの湿性沈着によって生じた。一方で、冬季の六ヶ所の月間沈着量は、ヨーロッパの核燃料再処理工場から排出された無機態Iガスの湿性沈着が主な原因であった。ソースの季節的な違いは、北半球の中高緯度の西風による大気輸送に起因していた。さらに、ヨーロッパの核燃料再処理工場由来のIの輸送経路として推定されたユーラシア北部においては、冬のIの湿性沈着量が夏よりも少なかった。この結果は、ユーラシア北部の降水が六ヶ所のI沈着量の季節変動に影響していることを示唆している。

Iodine-129 (I) is a useful isotope for dating of water, tracing of marine sediments and investigating the geochemical cycle of iodine. Main sources of atmospheric I are volatilization from ocean and discharge from nuclear fuel reprocessing plants. Although released I is globally transported in the atmosphere and is deposited on the Earth's surface, the global cycle of I are still not well understood. In this study, we focused on the deposition process of I and investigated the seasonal change of I deposition measured at Rokkasho in Japan by using a global atmospheric iodine transport model, GEARN-FDM developed by us. The simulation period was set to be from 2006 to 2010, and input meteorological fields to drive GEARN-FDM were calculated using WRF (Weather Research and Forecasting) model Version 3.6.1 with ERA-interim dataset. The model successfully reproduced the seasonal change of total deposition measured at Rokkasho. In summer, 85-90% of the monthly total deposition was attributed by wet deposition of the inorganic gaseous I volatilized from ocean. In contrast, in winter, wet deposition of the inorganic gaseous I discharged from European nuclear fuel reprocessing plants was the major contributor to the total deposition. The seasonal difference of contributor to total deposition at Rokkasho resulted from the atmospheric transport due to westerly wind in mid- and high-latitudes in the Northern hemisphere-strong in winter and weak in summer. Furthermore, over northern part of Eurasia where was estimated as the transport pathway of atmospheric I from European nuclear fuel reprocessing plants to Rokkasho, the wet deposition in winter was less than that in summer, suggesting the rainfall over northern part of Eurasia plays an important role in determining the seasonal change of I deposition at Rokkasho in Japan.