Por décadas, compreender o comportamento de uma nuvem de cogumelo nuclear foi feito com uma análise cuidadosa das observações feitas durante a era de testes. Fotos antigas, filme desatualizado e dados meteorológicos incompletos dificultavam cálculos precisos. Agora, com resultados publicados em Ambiente Atmosférico , Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) estão melhorando nossa compreensão do surgimento de nuvens nucleares usando uma ferramenta de modelagem climática amplamente adotada e fortemente validada.

O modelo Weather Research and Forecasting (WRF) tem sido um pilar na previsão do tempo e modelagem de nuvem por décadas. O código-fonte do modelo é mantido pelo National Center for Atmospheric Research, mas é desenvolvido pela comunidade, usando várias contribuições de pesquisadores do LLNL. Em particular, a versão LLNL do WRF é usada no National Atmospheric Release Advisory Center para simular o movimento e a turbulência de partículas transportadas pelo ar fluindo em torno de edifícios e características do terreno. Em comparação com as simulações de baixa fidelidade, muitas vezes usadas para modelar o aumento da nuvem para resposta de emergência, um modelo de nuvem nuclear baseado em WRF incorpora tempo variável no tempo para o local exato em estudo. Essa adaptabilidade e alta resolução atraíram um dos autores do artigo, Katie Lundquist, engenheira mecânica de Livermore.

"Porque temos muita experiência no desenvolvimento de modelos para resoluções em escala de metros, pensamos que este modelo era muito adequado para modelar o crescimento da nuvem, "disse ela. Outros co-autores do artigo incluem Robert Arthur, Jeffrey Mirocha, Stephanie Neuscamman, Yuliya Kanarska e John Nasstrom.

Embora muitos dos testes atmosféricos dos EUA tenham sido feitos no ambiente árido de Nevada, Lundquist disse, um futuro evento nuclear pode ocorrer em qualquer lugar.

"Você tem que usar um modelo que tenha recursos preditivos para esses ambientes complicados, "Ela disse." Um modelo meteorológico é a escolha perfeita porque é usado operacionalmente para prever o tempo em todo o mundo. "

Os pesquisadores usaram o 8 de maio, 1953 Evento "Encore" como base para testar sua hipótese WRF. Usando dados de reanálise atmosférica global para simular as condições naquela data, eles alimentaram o modelo WRF com os parâmetros de uma bola de fogo nuclear e ajustaram a resolução de acordo. Depois de executar o modelo, a simulação deles combinou notavelmente bem com as fotos de 1953.

"Ficamos chocados que combinou tão bem, "disse Lundquist, que recentemente conversou com a LiveScience sobre como as nuvens em forma de cogumelo são formadas em uma explosão nuclear. "A simulação do aumento da nuvem é capaz de combinar a taxa de aumento e a altura de estabilização, bem como pequenas características qualitativas, como a inclinação do toro na nuvem e o momento em que o toro se transforma em uma nuvem mais turbulenta. Ficamos muito satisfeitos com nossos resultados, e surpreso que tivemos que fazer muito pouco ajuste para que esses resultados parecessem tão bons quanto parecem. "

Parte do crédito pertence ao modelo WRF, disse Lee Glascoe, Líder do Programa da Equipe de Apoio a Emergências Nucleares do LLNL. "Este modelo meteorológico está em uso há cerca de 20 anos, e por isso muita validação foi aplicada a este modelo, "disse ele." Acho que estamos nos beneficiando dos últimos 20 anos de pesquisas e previsões meteorológicas que aconteceram dentro deste modelo. É realmente uma ótima ferramenta para o que estamos fazendo. "

O financiamento para a pesquisa sobre o aumento da nuvem veio do programa Laboratory Directed Research and Development e do Office of Nuclear Incident Response, enquanto o financiamento para capacidades de modelagem de alta resolução também veio do Escritório de Tecnologias de Energia Eólica do Departamento de Energia.

Glascoe acrescentou que a pesquisa teria sido impossível sem os recursos de simulação de alta resolução que Lundquist e sua equipe desenvolveram e incorporaram ao modelo WRF. A sofisticação aprimorada do WRF permite que a simulação de nuvem preveja a "chuva" de partículas radioativas, particularmente em algum lugar com mais umidade atmosférica. Todo o trabalho inovador em Lawrence Livermore está criando um modelo aplicável a uma ampla gama de condições ambientais, de um seco, ambiente rural como o local de teste de Nevada, para um ambiente úmido ou uma área urbana densamente povoada.

"Ninguém tem capacidade para isso, exceto Livermore, "Disse Lundquist." Tudo se resume à ideia de que precisamos prever as consequências de liberações atmosféricas perigosas. Temos a missão operacional de fazer isso. Toda essa pesquisa vai acabar em operações e melhorar nossas previsões. "