Suomessa käytetty kemikaalionnettomuuksien seurauksia arvioiva malli ESCAPE pärjäsi erinomaisesti kansainvälisessä vertailututkimuksessa

Tutkimuksessa vertailtiin 17:n kansainvälisesti laajalti käytössä olevan kemikaalionnettomuuksia arvioivan mallin tuottamia ennusteita uuteen, laajamittaiseen kokeelliseen aineistoon. Koesarja oli laajan mittakaavan kenttäkoe, joka toteutettiin Yhdysvalloissa. Koesarjan tarkoituksena oli testata mallien luotettavuutta ja tarkkuutta, sekä edesauttaa mallien kehittämistä edelleen. Vertailu tarjosi myös yhteisen viitekehyksen mallien arviointia varten.

Ilmatieteen laitoksen kehittämä, Suomessa laajasti käytetty ESCAPE-malli suoriutui erinomaisesti. Mallin tuottamat ennusteet olivat hyvin yhtäpitäviä useissa eri kenttäkokeissa saatujen mitattujen arvojen kanssa.

Seurausanalyysimallit ovat arvokkaita työkaluja hätätilanteisiin varautumisessa

Ns. ilmaa tiheämpien kaasujen leviämismalleja (dense gas dispersion models) käytetään sekä ihmisten terveydelle että ympäristölle aiheutuvien vaarojen ja haittojen arvioinnissa tapauksissa, joissa ympäristöön saattaisi vapautua myrkyllisiä tai helposti syttyviä kemikaaleja. Kemikaaleja voi potentiaalisesti vapautua ympäristöön esimerkiksi tuotantoprosessin tai aineiden kuljetuksen virheen, teollisuus- tai kuljetusonnettomuuden, tai terrorismin seurauksena.

Seurausanalyysimallit ovat hyödyllisiä apuvälineitä mahdollisten vaarojen ja onnettomuustilanteiden arvioimiseksi. Malleja käytetään ensisijaisesti tilanteisiin ennalta varauduttaessa. Suuronnettomuuksien tai kauan kestävien vaaratilanteiden tapauksessa niitä voidaan käyttää jopa onnettomuustilanteen aikana tai pian sen jälkeen.

Laajamittaiset kenttäkokeet tehtiin Yhdysvalloissa

Utahissa Yhdysvalloissa tehtiin vuosina 2015 ja 2016 joukko laajamittaisia, ns. Jack Rabbit II -kenttäkokeita leviämismallien testaamiseksi ja kvantitatiiviseksi arvioimiseksi.

Kokeissa päästettiin ilmakehään huomattavia määriä, 5-20 tonnia, erittäin myrkyllistä nesteytettyä kaasua, klooria. Kloorin määrä vastaa suunnilleen yleisesti käytettyjen säiliöautojen sisältöä tai huomattavaa osaa siitä. Aikaisemmissa vastaavissa kenttäkokeissa vapautuneen kloorin määrä on ollut merkittävästi pienempi. Kyseessä on paras tähän tarkoitukseen tehty kenttäkokeiden sarja.

Tutkimuksessa käytettyjen leviämismallien tarkkuus ja luotettavuus arvioitiin vertaamalla niiden ennusteita näihin havaintoihin. Testattujen mallien joukossa oli suurin osa kansainvälisesti parhaista käytettävissä olevista malleista. Malliarviointiin osallistui tutkijoita Yhdysvalloista, Kanadasta, viidestä Euroopan maasta ja Euroopan komissiosta.

ESCAPE-malli oli yksi parhaiten menestyvistä malleista

Tutkimuksessa havaittiin siihen osallistuneiden mallien pystyvän simuloimaan verrattain hyvin mitattuja pitoisuuksia ja vapautuneiden klooripilvien kokoa. Tutkimuksessa erottui kuitenkin noin kuuden mallin ryhmä, joiden tuottamissa ennusteissa oli säännöllisesti vähemmän keskivirheitä ja hajontaa kokeellisiin arvoihin verrattuna.

Ilmatieteen laitoksen kehittämä ESCAPE-malli luokiteltiin parhaiten suoriutuvien mallien ryhmään. Tämä antaa lisää luottamusta mallin käyttämiselle maassamme, myös operatiivisissa sovelluksissa.

Lyhenne ESCAPE tulee sanoista “Expert System for Consequence Analysis and Preparing for Emergencies”. ESCAPE-mallin operatiivisessa versiossa on myös englanninkielinen käyttöliittymä. Mallia on kehitetty viime vuosina sisäministeriön tuella, mm. Palosuojelurahaston rahoituksen turvin.

Lisätietoa

Tutkimusprofessori Jaakko Kukkonen, puh. 050 520 2684, jaakko.kukkonen@fmi.fi

Tutkimusjulkaisut:

Mazzola, T., Hanna, S., Chang, J., Bradley, S., Meris, R., Simpson, S., Miner, S., Gant, S., Weil, J., Harper, M., Nikmo, J., Kukkonen, J., Lacome, J.-M., Nibart, M., Björnham, O., Khajehnajafi, S., Habib, K., Armand, P., Bauer, T., Fabbri, L., Spicer, T. and Ek, N., 2021. Results of comparisons of the predictions of 17 dense gas dispersion models with observations from the Jack Rabbit II chlorine field experiment. Atmos. Environ. 244, Article number 117887, http://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.117887.

Kukkonen, J., Nikmo, J. and Riikonen, K., 2017. An improved version of the consequence analysis model for chemical emergencies, ESCAPE. Atmos. Environ. 150, pp. 198-209, http://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2016.11.050.