《Journal of Environmental Radioactivity》：High-resolution comparison of coupled atmospheric dispersion systems for a hypothetical I-131 release
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•在经过验证的420 × 380网格上，按区域加权计算的FMS与羽流覆盖范围进行了比较。•20时，地面羽流的重叠面积为14.39–19.49%。•20时，总羽流的重叠面积为27.09–33.55%。•相似的域集成活动与不同的预测羽流位置共存。•空间模型的分布对特定位置的紧急监测至
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在经过验证的420 × 380网格上，按区域加权计算的FMS与羽流覆盖范围进行了比较。
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20时，地面羽流的重叠面积为14.39–19.49%。
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20时，总羽流的重叠面积为27.09–33.55%。
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相似的域集成活动与不同的预测羽流位置共存。
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空间模型的分布对特定位置的紧急监测至关重要。
引言
大气扩散模型是早期评估放射性核素释放情况的关键。它们将估计的源项和数值天气预测场转化为羽流位置、浓度和沉积的预测。这些预测支持监测策略和保护措施评估，但不同建模系统之间的空间细节可能存在显著差异（Draxler等人，2015年）。羽流的位置特别受风向、风速、边界层结构和降水的影响。在源头附近，这些因素的微小差异就能决定一个位置是位于预测的羽流区域内还是之外（Hegarty等人，2013年；Lüdemann等人，2026年）。
通过比较不同模型在相同释放情景下的表现，可以系统性地了解它们之间的差异。HYSPLIT和FLEXPART是用于紧急情况和研究应用的成熟拉格朗日建模系统（Stohl等人，2005年；Stein等人，2015年；Pisso等人，2019年）。对比研究、综述和集合研究表明，放射性核素的传输受气象输入、模型结构、垂直表示方法、参数化湍流和去除过程的影响（Mosca等人，1998年；Arnold等人，2015年；Leel?ssy等人，2018年；S?rensen等人，2020年；Nabavi等人，2023年；Lüdemann等人，2026年）。因此，当多个组成部分同时存在差异时，从数值天气预测到扩散、去除和输出表示的端到端建模系统是相关的比较单元。
空间和数量统计描述了预测一致性的不同方面。FMS衡量的是由特定浓度阈值定义的羽流区域在空间上的重叠程度，而域集成和峰值活动则描述了比较域内的物质总量。即使集成活动相似，由于位移或羽流范围的不同，也可能导致空间重叠程度较低。即使在羽流内的浓度不同，羽流区域也可能相似。这两种类型的信息在放射性核素扩散预测中都很重要，因为羽流的位置决定了哪些监测点和受体会受到影响（Hegarty等人，2013年；Draxler等人，2015年）。
当扩散模型与不同的气象模型耦合时，这一设计问题尤为重要。HARMONIE和WRF在动力学和物理配置上有所不同，并且提供给扩散模型的垂直和时间场也不同（Skamarock等人，2008年；Bengtsson等人，2017年）。HYSPLIT和FLEXPART则应用各自的粒子运动、采样、插值和沉积算法。高水平分辨率能够更细致地表示沿海、地形相关和局部羽流结构，有助于在各个监测点和受体位置进行解释。这种额外的空间细节的可靠性仍然受模型物理特性、垂直结构、气象插值、湍流和去除过程的影响，这些因素都可能改变羽流的位置和浓度（Brioude等人，2013年；Bakels等人，2024年；Joy等人，2026a，Joy等人，2026b）。因此，当高分辨率预测用于特定位置的紧急监测和决策支持时，羽流位置的一致性尤为重要。
放射性碘是一个有用的测试对象，因为其物理形态会影响去除过程。气态和颗粒态I-131具有相同的放射性衰变和源时间，但在干沉降和清除行为上有所不同（Baklanov和S?rensen，2001年；Kristiansen等人，2012年）。分别分析这两种形式可以保留这些差异。2015年4月和10月的两个气象案例为四重比较案例研究提供了额外的对比。
本研究的目标是：（1）比较HYSPLIT–HARMONIE和FLEXPART–WRF系统的地面和总羽流I-131超标面积；（2）确定气态和颗粒态I-131以及两种气象条件下的空间差异是否持续存在；（3）比较域集成的环境活动和累积沉积；（4）评估系统级差异对紧急响应解释、监测和特定位置决策支持的运营影响。当前的设计考虑了耦合系统的综合行为。若要区分气象强迫效应和扩散模型的效应，则需要额外的模拟，在这些模拟中，每个扩散模型都使用相同的气象数据集进行运行，同时保持源项和可比的去除设置不变（Leadbetter等人，2020年）。
章节片段
研究设计和释放事件
模拟事件假设了位于英格兰西北部Heysham核电站（北纬54.028889°，西经2.916111°）发生的严重冷却剂损失事故及 containment bypass情况。源项基于爱尔兰对英国拟建核电站潜在放射性影响的评估（McMahon等人，2013年）。在两个系统中规定相同的假设源，可以直接比较它们的传输、扩散和去除预测。
模拟持续48小时
羽流重叠和柱状偏差
在20时，使用250 Bq m?3的阈值，4月气态I-131的按面积加权的地面FMS为18.13%，4月颗粒态I-131为19.49%，10月气态I-131为14.39%，10月颗粒态I-131也为14.39%（见表4）。因此，在参考时间，两个系统共享了14.39–19.49%的超标地面面积。总羽流FMS分别为27.09%、28.36%、33.55%和32.87%。FLEXPART–WRF超过阈值的面积是HYSPLIT–HARMONIE的2.65–4.80倍
空间一致性
对于相同的假设I-131释放事件，两个系统产生了不同的羽流轮廓。20时，地面FMS为14.39–19.49%，总羽流FMS为27.09–33.55%。在每种情况下，FLEXPART–WRF超过阈值的面积都更大。轮廓范围和位置的差异都导致了较低的FMS值。正向的垂直柱状NMFB表示FLEXPART–WRF在超过阈值的单元组合上的平均值更大。因此，两个模型在
结论
HYSPLIT–HARMONIE和FLEXPART–WRF在两种气象条件下对气态和颗粒态I-131的空间预测有显著差异。20时，当浓度为250 Bq m?3时，地面FMS为14.39–19.49%，总羽流FMS为27.09–33.55%；在50 Bq m?3和1000 Bq m?3时，低重叠现象仍然存在。10月的环境活动非常接近，而地面羽流区域在空间上仍存在差异。4月，共同域内的总环境和沉积活动非常
CRediT作者贡献声明
Cillian Joy：撰写 – 审稿和编辑，撰写 – 初稿，可视化，验证，软件，方法论，调查，正式分析，数据整理，概念化。Damien Martin：撰写 – 审稿和编辑，监督，方法论，概念化。Colin O’Dowd：撰写 – 审稿和编辑，监督，概念化。
手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作时，作者使用了ChatGPT（OpenAI）来辅助语言表达、清晰度和简洁性的修改。使用该工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容负全责。
本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何资助机构的特定资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的会影晌本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢爱尔兰物理学院的气候与空气污染研究中心对这项研究的支持，感谢Met éireann提供用于HYSPLIT模拟的HARMONIE气象数据，以及爱尔兰高端计算中心（ICHEC）提供的计算设施。
Cillian Joy|Damien Martin|Colin O’Dowd
