Modelling of circulation and dispersion of radioactive pollutants in the Japan Sea

A large amount of radioactive waste was deposited in the Japan Sea, at a depth of about 3 000 m by the former Soviet Union. Research was carried out to determine to what extent the surface waters could be contaminated by possible leakage from the dumped containers. A three-dimensional, non-linear, baroclinic model was used to determine the circulation and pollutant dispersion. The computations were carried out in the diagnostic mode, taking into account data on winter and summer temperature and salinity distribution. Thermohaline forcing due to strong temperatures and salinity gradients is the main forcing factor influencing the bottom circulation. Wind forcing and the inflow/outflow surface currents were also taken into account. The simulated velocity fields show relatively good agreement with observed surface currents and with some measurements of bottom currents. The simulated hydrodynamic field is in visibly closer agreement with the observed surface circulation when topographic stress is taken into account. After the release of radionuclides at the sea bottom, the first very small contamination would reach the surface layers after 3 years. The maximum concentrations of about 10(-3) Bq .m(-3) would be attained after 30 years. But everywhere the predicted radionuclide concentrations would be about two orders of magnitude smaller than the background values, caused by global fallout from nuclear weapons tests. Therefore, it will be impossible to determine the effect of leakage of wastes from the dumping sites over the present background levels.Une quantité importante de déchets radioactifs a été déposée en mer du Japon, à une profondeur d'environ 3 000 mètres par l'ex-URSS. Une certaine inquiétude est née quant à la possibilité de voir des polluants radioactifs s'échapper des déchets déposés. La question principale est : quand et quelles concentrations pourraient être emportées par les courants et dispersées dans les couches de surface où ils contamineraient la chaı̂ne alimentaire marine ? Un modèle tridimensionnel, non-linéaire et barocline, a été utilisé pour déterminer la circulation et la dispersion potentielles. Le module hydrodynamique est basé sur la méthode numérique des volumes finis, tandis que le module de transport-dispersion résout l'équation d'advection-diffusion par une méthode du type lagrangien, qui est sans diffusion numérique. Les simulations du type diagnostic sont faites, prenant en compte la distribution de la température et de salinité en hiver et en été. En outre, l'influence du vent et des courants à travers des détroits sont prises en compte dans les simulations. Des simulations à long-terme du transport et de la dispersion des polluants ont été exécutées avec le module transport-dispersion sur des périodes de vingt à quarante ans. Les conclusions suivantes ont été obtenues: (1) la comparaison entre les vitesses simulées et les courants de surface observés ainsi que certaines mesures des courants de profondeur valident de manière satisfaisante le modèle; (2) la circulation en profondeur est principalement influencée par la force thermohaline due à de forts gradients de température et de salinité pouvant engendrer des vitesses de l'ordre de 10 cm s–1. L'influence du vent est d'un ordre de grandeur inférieur, bien qu'elle puisse influencer la circulation de surface. (3) La circulation simulée est en accord plus étroit avec la circulation observée lorsque la contrainte topographique est prise en compte. (4) Les résultats finaux, montrent qu'une première contamination légère, atteindrait les eaux de surface en trois ans. Les concentrations maximums, qui seraient d'environ 10–3 Bq m–3, seraient atteintes en trente ans. Mais partout, la contamination radioactive serait inférieure au niveau de contamination globale, d'au moins de deux ordres de grandeur