[論文レビュー] Fallout from U.S. atmospheric nuclear tests in New Mexico and Nevada (1945-1962)

Sébastien Philippe, Susan Alzner+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2023

Radioactive contamination and transferEnvironmental Science被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、1945年から1962年までのニューメキシコ州およびネバダ州における94件の米国大気圏核実験の原子力落下物を、歴史的気象再解析と大気輸送モデルを用いて再構築した。実験後5日間の期間に、10kmの空間分解能および1時間の時間分解能を達成した。その結果、全米48州にわたり広範なラジオニクライド沈着が生じ、米国放射線被曝補償法（RECA）がカバーする基準を超える地域も存在することが判明した。また、トリニティ実験の直接的な落下物がカナダのクラフォードレイクに到達したことも特定され、この実験が提案されているアンソロポセン「ゴールデンスパイク」地点の原因である可能性が示唆された。

ABSTRACT

One hundred and one atmospheric nuclear weapon tests were conducted between 1945 and 1962 in the United States, resulting in widespread dispersion of radioactive fallout, and leading to environmental contamination and population exposures. Accurate assessment of the extent of fallout from nuclear weapon tests has been challenging in the United States and elsewhere, due to limited monitoring and data accessibility. Here we address this deficit by combining U.S. government data, high-resolution reanalyzed historical weather fields, and atmospheric transport modeling to reconstruct radionuclide deposition across the contiguous United States, with 10-kilometer spatial and one-hour temporal resolution for five days following detonation, from all 94 atmospheric tests detonated in New Mexico and Nevada with fission yields sufficient to generate mushroom clouds. Our analysis also includes deposition estimates for 10 days following the detonation of Trinity, the first ever nuclear weapon test, on July 16, 1945. We identify locations where radionuclide deposition significantly exceeded levels in areas covered by the U.S. Radiation Exposure Compensation Act (RECA). These findings include deposition in all 48 contiguous U.S. states. They provide an opportunity for re-evaluating the public health and environmental implications from atmospheric nuclear testing. Finally, our findings also speak to debates about marking the beginning of the Anthropocene with nuclear weapons fallout. Our deposition estimates indicate that direct fallout from Trinity, a plutonium device, reached Crawford Lake in Canada, the proposed "golden spike" site marking the beginning of the Anthropocene epoch, starting on July 20, 1945.

研究の動機と目的

• 限られたモニタリングとデータのアクセス制限により、米国大気圏核実験の包括的かつ高分解能の落下物データが不足しているという問題に対処すること。
• ニューメキシコ州およびネバダ州で実施された94件の核実験（マッシュルーム雲を形成するのに十分な威力を有する）に起因するラジオニクライド沈着量を、連邦州全域にわたって定量的に評価すること。
• 著しい落下物被曝が生じた地域が、米国放射線被曝補償法（RECA）の適用範囲外に位置するかどうかを評価すること。
• トリニティ実験が、特にカナダのクラフォードレイクに位置するアンソロポセン境界の候補地との関連を含め、地球規模の放射能沈着を開始した役割を評価すること。

提案手法

• 実験時の大気状態を再構築するために、米国政府の実験記錎と高分解能の歴史的気象再解析データ（例：ERA5-Land）を統合すること。
• 各実験の実験後5日間のラジオニクライドの拡散および沈着をシミュレートする大気輸送モデルを適用すること。
• 連邦州全域にわたる詳細な沈着推定を行うために、10kmの空間分解能と1時間の時間分解能を用いること。
• 1945年7月16日に行われたトリニティ実験のデータを統合し、10日間の長距離輸送を含む、カナダへの落下物輸送をモデル化すること。
• 利用可能な既知の沈着パターンおよび歴史的モニタリングデータと照合することで、モデル出力を検証すること。
• 各核爆発からのラジオニクライドの輸送および沈着をシミュレートするために、ラグランジュ粒子拡散モデルを用いること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1945年から1962年までのニューメキシコ州およびネバダ州における94件の核実験に起因するラジオニクライド沈着の、空間的・時間的分布はどのように変化したか？
• RQ2 米国放射線被曝補償法（RECA）が認めている基準を超える沈着量を受取った地域はどこか？
• RQ3 1945年7月16日に実施されたトリニティ核実験が、アンソロポセン時代の境界の候補地とされているカナダのクラフォードレイクに測定可能な放射能落下物をもたらしたか？
• RQ4 高分解能の落下物再構築は、大気圏核実験による環境的・公衆衛生的影響を評価する従来のアプローチをどのように改善しているか？
• RQ5 米国の核実験に起因する落下物は、直接の実験地域を越えて、人口が密集している地域や生態的センシティブな地域へまで広がったか、その範囲はどの程度か？

主な発見

• 米国大気圏核実験に起因するラジオニクライド沈着は、全米48州にまで達しており、これまでに記録された地域を超えた広範な環境汚染を示している。
• RECAの適用範囲外に位置する著しい落下物沈着地域が特定された。これは、被曝した人々の代表が不十分である可能性を示唆している。
• 1945年7月16日に実施されたトリニティ実験の直接的な落下物が、アンソロポセン時代の境界の候補地とされているカナダのクラフォードレイクに到達した。
• 沈着推定によると、トリニティ実験に起因する落下物は1945年7月20日にクラフォードレイクに到着し、アンソロポセンの開始を示す潜在的な時間的マーカーとなった。
• 本研究の高分解能モデリング（10km、1時間）により、特に下風および横風地域において、従来の報告では明らかでなかった空間的沈着パターンが明らかになった。
• 本研究の再構築結果は、歴史的気象再解析と大気輸送モデルを組み合わせることで、限られた歴史的モニタリングデータでも信頼性の高い高分解能の落下物推定が可能であることを示している。