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Analyse der Freisetzung aus Fukushima: weltweit und in Deutschland

Analyse der Freisetzung aus Fukushima: weltweit und in Deutschland Nach dem Unfall im Kernkraftwerk in Fukushima, Japan, im Jahr 2011 konnten weltweit geringste Spuren der Radioaktivität aus Fukushima nachgewiesen werden, unter anderem an Messstationen der CTBTO . Die CTBTO verfügt über ein weltweites Netzwerk, das u. a. aus 80 Radionuklidmessstationen zum Nachweis von an Luftstaub gebundenen Radionukliden besteht. 40 dieser Stationen sind zusätzlich mit Systemen zur Messung radioaktiven Xenons ausgestattet. Eine dieser Radionuklidmessstationen betreibt das BfS auf dem Schauinsland bei Freiburg im Breisgau. Das weltweite Messnetz der CTBTO (Stand: November 2024). Quelle: © CTBTO (https://www.ctbto.org/our-work/ims-map) Die Internationale Organisation zur Überwachung des Kernwaffenteststoppabkommens ( Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization , CTBTO ) verfügt über ein weltweites Netzwerk von Radionuklidmessstationen, um Radionuklide nachweisen zu können, die an Luftstaub gebunden sind. Etwa die Hälfte dieser Stationen ist zusätzlich mit Systemen zur Messung radioaktiven Xenons ausgestattet. Bei vollem Ausbau soll das Netzwerk 80 Radionuklidmessstationen weltweit betreiben, von denen 40 über Edelgasmesstechnik verfügen. Eine dieser Radionuklidmessstationen betreibt das Bundesamt für Strahlenschutz ( BfS ) auf dem Berg Schauinsland bei Freiburg im Breisgau. Ergebnisse der Spurenanalyse zum Unfall in Fukushima Nach dem Unfall im Kernkraftwerk in Fukushima, Japan, im Jahr 2011 konnten von der Messstation des BfS bei Freiburg noch geringste Spuren der Radioaktivität aus Fukushima nachgewiesen werden, die auch belegen, dass die Mengen so gering waren, dass sie keine gesundheitliche Gefährdung darstellten. Spurenmessungen weltweit Spurenmessungen und Luftüberwachung Deutschland Spurenmessungen weltweit Weltweit: Ergebnisse der Spurenanalyse zum Unfall in Fukushima Die animierte Karte zeigt das Radioaktivitätsmessnetz der CTBTO und die zeitliche Abfolge nach dem Ereignis in Japan, in denen künstliche Radionuklide aus Fukushima an den Stationen gemessen und nachgewiesen wurden. Die animierte Karte zeigt das Radioaktivitätsmessnetz der CTBTO und die zeitliche Abfolge, in der künstliche Radionuklide aus Fukushima an den Stationen nachgewiesen wurden. Die Stationen befinden sich an den auf der Karte eingezeichneten Punkten. Ein umgebendes Quadrat markiert die Orte, an denen zusätzlich radioaktives Xenon gemessen werden kann. Die Identifikationsnummern der Stationen werden auch in den Legenden der unteren Abbildungen verwendet. Die Animation zeigt, wie sich die radioaktiven Stoffe mit den Westwinden zunächst über Nordamerika und dann über Europa in Richtung Osten ausgebreitet haben. Knapp drei Wochen nach dem Reaktorunfall vom 12. März 2011 wurde an allen auf der Nordhalbkugel der Erde gelegenen Messstationen Radioaktivität aus Fukushima nachgewiesen. Auf der Südhalbkugel wurde in diesem Zeitraum keine künstliche Radioaktivität aus Fukushima gemessen. Dies lässt sich mit dem sehr geringen Austausch von Luftmassen über den Äquator hinweg erklären. Lediglich in Neuguinea und auf den Fidschi-Inseln, die zu dieser Jahreszeit noch im Einflussbereich der Luftmassen der nördlichen Hemisphäre lagen, wurden kurzzeitig radioaktive Spuren aus Fukushima nachgewiesen. Ab Mitte April 2011 war zu beobachten, wie die Aktivitätskonzentrationen für künstliche Radionuklide zunächst an den Messstationen im Pazifik und ab Anfang Mai 2011 auch in Europa wieder unter die Nachweisgrenze fielen. Dies ist hauptsächlich dadurch zu erklären, dass die an kleine Staubteilchen in der Luft gebundenen radioaktiven Stoffe aus der Luft ausgewaschen werden bzw. sich auf dem Boden ablagern. Zeitlicher Verlauf der Aktivitätskonzentrationen von Jod-131 und Cäsium-137 im Radioaktivitätsmessnetz der CTBTO Zeitlicher Verlauf der Aktivitätskonzentration von Jod-131 in der Luft an neun repräsentativen Radioaktivitätsmessstationen des internationalen Messnetzes zur Überwachung des Kernwaffenteststoppabkommens. Die Abbildungen auf der rechten Seite zeigen den zeitlichen Verlauf vom 14.03.-20.06.2011 der Aktivitätskonzentrationen von Jod-131 und Cäsium-137 in der Luft an ausgewählten Messstationen des Messnetzes: Takasaki (Station 38) nur circa 200 km süd-westlich des Reaktors Fukushima I gelegen, Hawaii (Station 79) im Pazifik, Sacramento (Station 70) an der Westküste und Charlottesville (Station 75) an der Ostküste der USA, Island (Station 34) und São Miguel (Azoren, Station 53) im Atlantik sowie der Schauinsland bei Freiburg (Station 33), Stockholm (Station 63) und Dubna (Westrussland, Station 61) auf dem europäischen Festland. Wegen der extremen Unterschiede in den nachgewiesenen Aktivitätskonzentrationen sind die Messwerte logarithmisch dargestellt. Zeitlicher Verlauf der bisher gemessenen Aktivitätskonzentration von Cäsium-137 in der Luft an neun repräsentativen Radioaktivitätsmessstationen des internationalen Messnetzes zur Überwachung des Kernwaffenteststoppabkommens. Die Grafik zeigt den Verlauf in den ersten drei Monaten nach dem Reaktorunfall. In den ersten drei Wochen nach dem Reaktorunfall in Fukushima sieht man deutlich den Verdünnungseffekt mit zunehmender Entfernung zum Unglücksort. Im weiteren Verlauf gleichen sich die Messwerte der Stationen aneinander an, was auf eine abnehmende Freisetzung am zerstörten Kernkraftwerk sowie eine fortschreitende Durchmischung der Luftmassen der nördlichen Hemisphäre schließen lässt. Die Messwerte an der japanischen Station Takasaki (Station 38) liegen wegen der großen Nähe zum zerstörten Kernkraftwerk und der Kontamination des Messsystems selbst erwartungsgemäß erheblich höher. In den Abbildungen ist zu erkennen, dass die Messwerte für Jod-131 schneller abnehmen als die für Cäsium-137 , was auf die unterschiedlichen Halbwertszeiten der beiden Radionuklide zurückzuführen ist. Jod-131 zerfällt mit einer Halbwertszeit von 8 Tagen, Cäsium-137 hingegen zerfällt mit einer Halbwertszeit von 30 Jahren. Mitte Mai 2011 sanken die Aktivitätskonzentrationen von Jod-131 an den dargestellten Stationen – mit Ausnahme der japanischen Station Takasaki (Station 38) – unter die stationsspezifischen Nachweisgrenzen. Diese Nachweisgrenzen sind unter anderem abhängig von den lokalen Gegebenheiten an den einzelnen Stationen und daher in der Grafik nicht als fester Wert, sondern als schraffierter Bereich dargestellt. Die Ereignisse von Fukushima haben eindrucksvoll gezeigt, dass das Radioaktivitätsmessnetz der CTBTO in einzigartiger Weise ermöglicht, eine weltweite Ausbreitung freigesetzter Radionuklide zu verfolgen und mögliche Auswirkungen auch in entfernteren Regionen abzuschätzen. Spurenmessungen und Luftüberwachung Deutschland Deutschland: Ergebnisse der Spurenanalyse zum Unfall in Fukushima Die Ereignisse im japanischen Kernkraftwerk Fukushima im März 2011 hatten eine Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Atmosphäre zur Folge. Diese wurden in der Atmosphäre transportiert und konnten, trotz ihrer Verdünnung beim Transport, durch entsprechend empfindliche Messgeräte auch in mehreren Tausend Kilometern Entfernung detektiert werden. Aktivitätskonzentrationen des künstlichen Jod-131 und Cäsium-137 an der Messstation Schauinsland Zeitlicher Verlauf der Aktivitätskonzentrationen der künstlichen Radionuklide Jod-131 und Cäsium-137 im Vergleich zur natürlichen Radioaktivität (Radon und Beryllium-7) an der Station Schauinsland im Zeitraum 21.3. bis 12.5.2011. In der Abbildung sind die im Zeitraum 21.3. bis 12.5.2011 an der Messstation Schauinsland gemessenen Aktivitätskonzentrationen von künstlichem Jod-131 und Cäsium-137 der Aktivitätskonzentration der natürlichen Radioaktivität ( Radon und Beryllium-7) gegenüber gestellt. In dieser Zeit war der Probeentnahmezyklus von wöchentlicher auf tägliche Probeentnahme verkürzt worden. In der Probe vom 24.3.2011 (Messung vom 25.3.2011) wurden erstmals Jod-131 mit einer Aktivitätskonzentration von 58 Mikrobecquerel pro Kubikmeter Luft sowie Cäsium-137 nachgewiesen. In der Folge wurden bis Mitte Mai die künstlichen Nuklide Jod-131, Cäsium-137 sowie auch Cäsium-134 in den Luftfilterproben detektiert. Nach dieser Zeit lagen die Aktivitätskonzentrationen für Jod-131 und Cäsium-134 unterhalb der Nachweisgrenzen, die für Cäsium-137 nahm weiterhin ab und liegt nun auf dem Untergrundpegel von vor der Reaktorkatastrophe in Fukushima. Cäsium-137 ist jedoch auch aktuell noch in einzelnen Proben nachweisbar, was auf den Kernwaffenfallout und die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl zurückzuführen ist. Spurenanalyse an vier deutschen Spurenmessstellen: Messung von freigesetztem Jod-131 und Cäsium-137 Zeitlicher Verlauf der Aktivitätskonzentration von Jod-131 an vier deutschen Spurenmessstellen im Zeitraum 21.3. bis 20.5.2011 Die Abbildungen zeigen die Aktivitätskonzentrationen von Jod-131 und Cäsium-137 im Zeitraum 21.3. bis 20.5.2011 beziehungsweise 21.3. bis 11.7.2011 an den vier deutschen Spurenmessstellen an. Die Werte weisen starke Schwankungen auf, was den mehrfachen Durchzug von unterschiedlichen Luftmassen über Deutschland belegt. Zeitlicher Verlauf der Aktivitätskonzentration von Cäsium-137 an vier deutschen Spurenmessstellen im Zeitraum 21.3. bis 11.7.2011 Die an den einzelnen Spurenmessstellen gemessenen Aktivitätskonzentrationen hängen dabei von der jeweiligen Wettersituation ab, da zum Beispiel Regen die Aktivitätskonzentration in der Luft durch Auswaschen reduzieren kann. Darüber hinaus ist zu beobachten, dass die Messwerte für Jod-131 schneller abnehmen als die für Cäsium-137 , da Jod-131 eine wesentlich kürzere Halbwertszeit (8 Tage) als das Cäsium-137 (30 Jahre) hat. Bewertung Die gemessenen Aktivitätskonzentrationen stellten keine gesundheitliche Gefährdung für die Menschen und die Umwelt in Deutschland und Europa dar und lagen ein Vielfaches unterhalb der natürlichen gemessenen Strahlenbelastung. Die Messergebnisse lagen für die künstliche Strahlung durch radioaktive Partikel im Bereich von wenigen Tausendstel Becquerel je Kubikmeter Luft. Zum Vergleich Durch das natürlich vorkommende Edelgas Radon liegt die natürliche Strahlung in Deutschland im Freien kontinuierlich bei einigen Becquerel je Kubikmeter Luft. Standortabhängig schwanken diese Werte, weil die Radonkonzentration vom geologischen Ausgangsgestein und der Wetterlage beeinflusst wird. Der 24-stündige Aufenthalt in einem Bereich mit einer Jod-131- Aktivitätskonzentration von beispielsweise 0,005 Becquerel pro Kubikmeter Luft (in dieser Größenordnung lagen die Ergebnisse der Messstationen Braunschweig und Potsdam am 29.3.2011) führt für einen Erwachsenen zu einer zusätzlichen Strahlenbelastung von etwa einem Milliardstel Sievert . Dies entspricht in etwa der natürlichen Strahlenbelastung bei einer Minute Aufenthalt im Freien. Deutschland: Ergebnisse der Luftüberwachung zum Unfall in Fukushima Die Abbildungen zeigen Ergebnisse der Luftüberwachung an der Messstation Schauinsland im Zeitraum vom 21. März bis 12. Mai 2011. Aktivitätskonzentrationen des natürlichen Radon-222 (blau) und Anteil künstlicher Radionuklide (rosa) an der gemessenen Beta-Aktivitätskonzentration an der Messstation Schauinsland im Zeitraum vom 21.3.-12.5.2011 Errechneter Anteil der Aktivitätskonzentration durch künstliche Radionuklide an der gemessenen Beta-Aktivitätskonzentration an der Station Schauinsland im Zeitraum vom 21.3.–12.5.2011 Stand: 22.05.2026

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Einfluss von Jet-Front Systemen in der oberen Troposphäre auf die mesoskalige Struktur der Tropopauseninversionsschicht und Stratosphären-Troposphären Austausch (MESO-TIL)

Der vorliegende Antrag ist der HALO Mission WISE zuzuordnen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Bildung der Tropopauseninversionsschicht (TIL) und deren Einfluss auf Stratosphären-Troposphären Austausch (STE) auf der Mesoskala. Diesem Projekt dienen idealisierte Studien der TIL in baroklinen Lebenszyklen als Grundlage. Die Hauptziele sind dabei die Überprüfung der Ergebnisse der idealisierten Studien zur TIL Bildung genauso wie ein erweitertes Verständnis der Prozesse, die zum STE auf der Mesoskala beitragen. Dabei soll auf drei wissenschaftliche Fragestellungen genauer eingegangen werden: (1) Wie stark schwankt die TIL in ihrem Auftreten über dem Nordatlantik, vor allem im Bereich barokliner Lebenszyklen und im Bereich von STE? (2) Welche Prozesse liefern den größten Beitrag zur TIL auf der Mesoskala und welchen Einfluss hat dies auf STE? (3) Wie groß ist der Beitrag von klein-skaligen Wellen in der unteren Stratosphäre auf die TIL Bildung und die Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht? Eine Kombination von Methoden wird verwendet werden um diese Fragen zu beantworten. Analysedaten des EZMW werden zusammen mit Lagrangeschen Methoden benutzt, um die TIL und STE über dem Nordatlantik zu untersuchen. Der Nordatlantik ist das Gebiet, das auch während WISE untersucht werden soll. Darüber hinaus sollen für WISE hoch aufgelöste Modellsimulationen mit dem neuen numerischen Wettervorhersagemodell ICON durchgeführt werden. Dabei sollen zum einen die Beiträge diverser Prozesse auf die Bildung der TIL am Beispiel von realen Zyklonen und Antizyklonen untersucht werden. Des Weiteren sollen die Modelldaten zusammen mit Beobachtungsdaten verwendet werden um den Einfluss der TIL und von klein-skaligen Wellen auf die vertikale Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht zu bestimmen.

Modeled environmental data-layers and changes predicted under RCP2.6, 4.5 and 8.5 for the deep Atlantic Ocean

The data layers provided show current values for seawater temperature, pH, calcite and aragonite saturation (%), oxygen concentration, and particulate organic carbon (POC) flux to the seafloor at different depths (500, 1000, 2000, 3000, and 4000m) at the present day (1951-2000) and changes in these variables expected between 2041-2060 and 2081-2100 under different RCP scenarios. The data layers were generated following the methods described in Levin et al. (2020). In short, in 2019, we obtained the present day and future ocean projections for the different years which were compiled from all available data generated by Earth Systems Models as part of the Coupled Model Inter-comparison Project Phase 5 (CMIP5) to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Three Earth System Models, including GFDL‐ESM‐2G, IPSL‐CM5A‐MR, and MPI‐ESM‐MR were collected and multi-model averages of temperature, pH, O2 , export production at 100-m depth (epc100), carbonate ion concentration (co3), and carbonate ion concentration for seawater in equilibrium with aragonite (co3satarg) and calcite (co3satcalc) were calculated. The epc100 was converted to export POC flux at the seafloor using the Martin curve (Martin et al., 1987) following the equation: POC flux = export production*(depth/export depth)0.858. The export depth was set to 100 m, and the water depth using the ETOPO1 Global Relief Model (Amante and Eakins, 2008). Seafloor aragonite and calcite saturation were computed by dividing co3 by co3satarg and co3satcalc. All variableswere reported as the inter-annual mean projections between 1951-2000, 2041-2060, and 2081-2100. The data for calcite and aragonite saturation can be found in Morato et al. (2020).

Seawater carbonate chemistry and growth, survival and Chlorophyll a fluorescence parameters of Fucus vesiculosus L.(Phaeophyceae) in a seasonally fluctuating environment

Global change exposes brown algal Fucus vesiculosus populations to increasing temperature and pCO2, which may threaten individuals, in particular the early life-stages. Genetic diversity of F. vesiculosus populations is low in the Baltic compared to Atlantic populations. This might jeopardise their potential for adaptation to environmental changes. Here, we report on the responses of early life-stage F. vesiculosus to warming and acidification in a near-natural scenario maintaining natural and seasonal variation (spring 2013–2014) of the Kiel Fjord in the Baltic Sea, Germany (54°27ʹN, 10°11ʹW). We assessed how stress sensitivity differed among sibling groups and how genetic diversity of germling populations affected their stress tolerance. Warming increased growth rates of Fucus germlings in spring and in early summer, but led to higher photoinhibition in spring and decreased their survival in late summer. Acidification increased germlings' growth in summer but otherwise showed much weaker effects than warming. During the colder seasons (autumn and winter), growth was slow while survival was high compared to spring and summer, all at ambient temperatures. A pronounced variation in stress response among genetically different sibling groups (full-sib families) suggests a genotypic basis for this variation and thus a potential for adaptation for F. vesiculosus populations to future conditions. Corroborating this, survival in response to warming in populations with higher diversity was better than the mean survival of single sibling groups. We conclude that impacts on early life-stages depend on the combination of stressors and season and that genetic variation is crucial for the tolerance to global change stress.

Maps resulting from Spatial Prioritisation carried out for iAtlantic - Systematic Conservation Planning reported in D5.3 and included in MS25

This data publication contains maps resulting from spatial prioritisations conducted for the iAtlantic D5.3 report on Systematic Conservation Planning of the wider Atlantic Ocean based on results generated by the iAtlantic project. The maps were produced using the prioritizr R package (Hanson et al. 2023), which identifies priority areas for achieving specific conservation goals while minimising costs. The various prioritisations were developed to address multiple research questions related to: (1) identifying priority areas for conservation and restoration, (2) transboundary conservation, (3) climate-smart conservation planning, and (4) protecting 30% of the Atlantic Ocean, including 10% under strict protection. The results are organised into subfolders based on the research questions addressed and further categorised into data-rich and data-poor regions, along with aggregate results for each region. Further, the results are organised into subfolders representing multiple scenarios executed using various cost layers, including area-based, Global Fishing Watch (GFW, 2023) benthic, GFW total fishing, Global Fisheries Landings (GFL, Watson 2019) v4.0 benthic, and GFL v4.0 total landings. Each map filename provides descriptive information about the executed scenario.

Column water vapour (CWV) measurements in NetCDF format retrieved from GNSS antenna gathered during Polarstern cruise PS147

The ship campaign PS147 (Atlantic Transit) with the German research vessel Polarstern took place from 12 March to 14 April 2025. The transit proceeded from Stanley, Falkland Islands, to Bremerhaven, Germany, with a stopover in Mindelo, Cape Verde, dividing the campaign into two sections, PS147/1 and PS147/2. During the voyage, several climate zones were crossed, including the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). Here, we present the column water vapour retrieved from GNSS data. These data form part of a series of standardized datasets of atmospheric observations collected during the PS147 campaign.

DavisShip system (DShip) measurements in NetCDF format including weather station, thermosalinograph, ferrybox and navigation system gathered during Polarstern cruise PS147

The ship campaign PS147 (Atlantic Transit) with the German research vessel Polarstern took place from 12 March to 14 April 2025. The transit proceeded from Stanley, Falkland Islands, to Bremerhaven, Germany, with a stopover in Mindelo, Cape Verde, dividing the campaign into two sections, PS147/1 and PS147/2. During the voyage, several climate zones were crossed, including the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). Here, we present data from the ship-integrated instruments within the DavisShip system (DShip), including meteorological parameters from the weather station as well as ship position and orientation from the navigation system. These data form part of a series of standardized datasets of atmospheric observations collected during the PS147 campaign.

Mean Deep Ocean volume-weighted stacks

Mean Deep Ocean stacked records weighted by ocean basin volume are also provided for: benthic δ18O, MDOT and δ18Oseawater and compiled from records described for the non-weighted stacks. The weighted stacks were created using basin weights defined using fixed deep ocean volume fractions following the volumetric approach of Lisiecki and Stern (2016) (see their Table S2), and renormalised to unity at each time step to reflect the ocean volume represented by the available records.

Atlantic, Pacific and Mean Deep Ocean temperature and δ¹⁸Oseawater stacks

Stacked deep-water (>2500m) deconvolved benthic Mg/Ca–δ18O records spanning the past 1.5 Myr for: the North Atlantic comprising IODP Site U1385 [Uvigerina peregrina and Globobulimina affinis] and DSDP Site 607 [Cibicidoides wuellerstorfi, Oridorsalis umbonatus, and Uvigerina spp.] (Sosdian and Rosenthal, 2009; Ford et al., 2016); the Pacific incorporating ODP Sites 1123 [Uvigerina spp.] (Elderfield et al., 2012) and Site 1208 [Uvigerina spp.] (Ford and Raymo, 2020); and, Mean Deep Oceans including all of the above plus ODP Site 1094 [Melonis pompilioides] (Hasenfratz et al., 2019). To investigate changes in abyssal ocean density stratification across the Middle Pleistocene Transition estimates of deep-water temperature and δ18Oseawater were generated with error propagation using PSU Solver in MATLAB (Thirumalai, Quinn and Marino, 2016). PSU Solver-derived δ18O, temperature and δ18Oseawater records for each site were interpolated on a 3 kyr interval and bootstrapped. Stacks were manually created by first identifying gaps in each site's original data and then averaging the means and errors across each age interval.

Atmospheric measurements gathered during Polarstern cruise PS147

The ship campaign PS147 (Atlantic Transit) with the German research vessel Polarstern took place from 12 March to 14 April 2025. The transit proceeded from Stanley, Falkland Islands, to Bremerhaven, Germany, with a stopover in Mindelo, Cape Verde, dividing the campaign into two sections, PS147/1 and PS147/2. During the voyage, several climate zones were crossed, including the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). Here, we present a series of standardised data sets of the atmospheric observations gathered during the PS147 campaign.

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