STRADI

Popis projektu

Projekt je založen na spolupráci expertů v teorii informace s kolegy z meterologie modelujícími disperzi v atmosféře. Kombinací obou přístupů hledáme nová řešení důležitého a zároveň velmi obtížného vědeckého problému.

Hlavním cílem projektu je vyvinout metody na výpočet zdrojového členu při havarijním úniku radionuklidu (nebo jiné nebezpečné látky) do atmosféry. Tyto metody musí být vhodné jak pro simulaci v reálném čase (pro rozhodování v průběhu mimořádné události), tak pro zpětné vyhodnocení poškození životního prostředí.

Projekt je zaměřen na určení radioaktivity náhodného úniku z jaderné elektrárny s využitím terénních meření gamma dávek (a případně i koncentrací). Vyvinuté metody však budou použielné pro jakýkoli bodový únik, a tak můžou vést i k pokroku v příbůzných oborech (jako je například měření úniku skleníkových plynů).

Pro dosažení daného cíle chceme vylepšit nástroje pro modelování atmosférické disperze spolu se statistickými metodami pro inverzní modelování. Všichni zúčastnění partneři mají s těmito úlohami již své zkušenosti, neboť v minulosti aktivně přispěli k rozvoji obou oborů.

Chceme zkombinovat zkušenosti NILU v modelování atmosféry spolu se znalostmi UTIA a EPFL v modelování neurčitosti a statistické inferenci. Věříme, že nám tato unikátní kombinace znalostí umožní dosáhnout výsledků vhodných pro širší třídu problémů inverzního modelování, jež tak najdou uplatnění i v jiných oblastech zkoumání životního prostředí.

Protože členové týmu již navázali kontakty s národními i mezinárodními úřady radiační ochrany, vyvinuté metody mohou být okamžitě uplatněny v jejich vlastních aplikacích.

Tento výzkum byl podpořen EHP a Norskýmy fondy v rámci projektu MSMT-28477/2014

Partneři projektu

---

Řešitelský tým

---

---

---

Výsledky

Publikace

Publikace v odborných časopisech

1. Tichý, O., Šmídl, V., Hofman, R., Stohl, A: A Tuning-free Method for the Linear Inverse Problem and its Application to Source Term Determination, Geoscientific Model Development, vol.9, 11 (2016), p. 4297-4311 [Download]
2. Pecha P., Šmídl V.: Inverse modelling for real-time estimation of radiological consequences in the early stage of an accidental radioactivity release, Journal of Environmental Radioactivity, vol.164, 1 (2016), p. 377-394 [Download]
3. Xiong, X. Smidl, V., Filippone, M.: Adaptive Multiple Importance Sampling for Gaussian Processes, Journal of Statistical Computation and Simulation, 87.8 (2017): 1644-1665. [Download]
4. Evangeliou, N., Zibtsev, S., Myroniuk, V., Zhurba, M., Hamburger, T., Stohl, A., Balkanski, Y., Paugam, R., Mousseau, T. A., Møller, A. P., Kireev, S. I.: Resuspension and atmospheric transport of radionuclides due to wildfires near the Chernobyl Nuclear Power Plant in 2015: An impact assessment, Nature Scientific Reports, 6, 26062, doi:10.1038/srep26062.
5. Evangeliou, N., Hamburger, T., Talerko, N., Zibtsev, S., Bondar, Yu., Stohl, A., Balkanski, Y., Mousseau, T. A., Møller, A. P.: Reconstructing the Chernobyl Nuclear Power Plant (CNPP) accident 30 years after. A unique database of air concentration and deposition measurements over Europe, Environmental Pollution ,216, 408-418, doi:10.1016/j.envpol.2016.05.030.
6. Lukáš Adam, Martin Branda: Sparse optimization for inverse problems in atmospheric modelling, Environmental Modelling & Software, vol.79, 3 (2016), p. 256-266. [Download] [Software]

Články zaslané do mezinárodních časopisů

1. Ulrych, L., Šmídl, V.: Sparse and Smooth Bayesian Linear Regression with Application to ETEX data, Statistical modelling journal
2. Tichý, O., Šmídl, V., Šindelářová, K., Hofman, R., Hýža, M., Stohl, A. : Bayesian inverse modeling and source location of an unintended I-131 release in Europe in the fall of 2011, Atmospheric Chemistry and Physics
3. Ondřej Tichý, Václav Šmídl, Radek Hofman: Bayesian Linear Inverse modelling of multi-nuclide source term from gamma dose rates, Journal of Hazardous Materials
4. Nikolaos Evangeliou, Thomas Hamburger, Anne Cozic, Yves Balkanski, and Andreas Stohl. : Inverse modelling of the Chernobyl source term using atmospheric concentration and deposition measurements, Atmospheric Chemistry and Physics Discussions doi:10.5194/acp-2017-330, in review, 2017.

Mezinárodní konference

1. Nikolaos Evangeliou, Andreas Stohl, Yves BalkanskiGlobal transport of Fukushima-derived radionuclides from Japan to Asia, North America and EuropeEGU General AssemblyEGU2017-6605, 2017, 23-28 April 2017, Vienna, Austria (Invited)
2. Nikolaos Evangeliou, Sergey Zibtsev, Viktor Myroniuk, Marina Zhurba, Thomas Hamburger, Andreas Stohl, Yves Balkanski, Ronan Paugam, Timothy A. Mousseau, Anders P. Møller, Sergey I. Kireevtmospheric transport of radionuclides emitted due to wildfires near the Chernobyl Nuclear Power Plant in 2015EGU General AssemblyVol. 18, EGU2016-6034, 17-22 April 2016, Vienna, Austria.
3. Tichý Ondřej, Šmídl Václav, Hofman Radek Bayesian Estimation of Source Term of Atmospheric Radiation Release with Interval Prior The 8th International Congress on Environmental Modelling and Software (iEMSs), (Toulouse, FR, 10.07.2016-14.07.2016)
4. Ulrych Lukas, Šmídl VaclavBayesian estimation of linear regression model with unknown prior and noise covariance matrixISBA 2016 world meetingSardinia, Italy 13.-17.5.2016
5. Tichý Ondřej, Šmídl Václav Linear Inverse Problem with Range Prior on Correlations and Its Variational Bayes InferenceBayesian Statistics in Action: BAYSM 2016 Bayesian Young Statisticians Meeting 2016, (Florence, IT, 20160619)
6. Belal Alkomiet, Tichy Ondrej , Smidl VaclavBayesian inference for source term determination with unknown covarianceGeophysical Research AbstractsEGU General Assembly 2017, (Vienna, AT, 23.04.2016-28.04.2016)
7. Ondřej Tichý, Václav Šmídl, Radek Hofman: Bayesian estimation of a source term of radiation release with approximately known nuclide ratios, Submitted to European Geosciences Union General Assembly 2016, Vienna, Austria [Stáhnout]
8. Radek Hofman, Ondřej Tichý, Kateřina Šindelářová: Analysis of elevated I-131 samples observed in 2011 over Europe, Submitted to European Geosciences Union General Assembly 2016, Vienna, Austria [Stáhnout]
9. Lukáš Adam, Martin Branda, Thomas Hamburger: Source term identification in atmospheric modelling via sparse optimization, European Geosciences Union General Assembly 2015, Vienna, Austria [Stáhnout]
10. Lukáš Adam, Martin Branda: A Comparison of Traditional and New Inverse Modelling Techniques for Source Term Identification in the Atmosphere, European Geosciences Union General Assembly 2015, Vienna, Austria [Stáhnout]
11. Václav Šmídl, Radek Hofman: Bayesian Estimation of Prior Variance in Source Term Determination, European Geosciences Union General Assembly 2015, Vienna, Austria [Stáhnout]
12. Václav Šmídl, Ondřej Tichý, Radek Hofman: Hierarchical Prior for Source Term Determination and Its Variational Bayes Estimation, CTBT: Science and Technology 2015, Vienna, Austria [Stáhnout]
13. Petr Pecha, Emilie Pechová: Pitfalls Associated with the Estimation of Radiological Burdens on Population Caused by Radiation Accidents, MATHMOD 2015 - 8th Vienna International Conference on Mathematical Modelling, Vienna, Austria [Stáhnout]

Software a aplikace

• Lukáš Adam, Martin Branda: Sparse optimization for inverse problems in atmospheric modelling [Stáhnout]
• Lukáš Adam: Matlab package for calculation of non-negative least squares with optional LASSO or Tikhonov regularizations [Stáhnout]
• Ondřej Tichý: A Tuning-free Method for the Linear Inverse Problem and its Application to Source Term Determination [Stáhnout]
• Radek Hofman: quick_look, software for vizualization of Flexpart outputs [Zdrojový kód]
• Radek Hofman: quick_dose, software for calculation of gamma dose rates from Flexpart concentration and deposition fields [Zdrojový kód]

Propagace projektu a mezinárodní spolupráce

• Úvodní prezentace projektu (20.10.2014, UTIA)

  Radek Hofman prezentoval základy inverzního modelování.
  
  

• Dny vědy 2015, UTIA, Praha

  Dny vědy jsou každoročně organizováný Akademií věd České republiky za účelem prezentace nových vědeckých výsledků široké veřejnosti. Tým STRADI při této příležitosti prezentoval cíle projektu a dosavadní výsledky skupině zaujatých návštěvníků.
  
  

• Návštěva v NILU, Norsko

  Návštěva proběhla mezi 29. zářím a 1. říjnem 2015. Partneři v NILU pro nás připravili workshop o použití atmosférického transportního modelu Flexpart který sami vyvíjejí. Kurz byl veden odbornou školitelkou Flexpartu Dr. Deliou Arnold z centra ZAMG v Rakousku. V publiku byli výzkumníci nejen z UTIA ale i z NILU. Po workshopu proběhla porada všech účastníků ze které vzešly hlavní výzkumné cíle projektu STRADI pro rok 2016.
  
       

• Účast na workshopu organizovanémBundesamt für Strahlenschutz (BfS) v Mnichově, Německo

  Workshop proběhl 15. května 2015. Byl zaměřen na inverzní modelování radioaktivních úniků, především na nové metody odhadu zdroje složeného z různých radionuklidů s měřením dávky gamma záření. Tým STRADI prezentoval Bayesovské metody vyvinuté v rámci projektu.
  
  

• Poster na mezinárodní konferenci

  Václav Šmídl, Ondřej Tichý, Radek Hofman: Hierarchical Prior for Source Term Determination and Its Variational Bayes Estimation, CTBT: Science and Technology 2015, Vienna, Austria
  
  

• Poster na mezinárodní konferenci

  Václav Šmídl, Radek Hofman:Bayesian Estimation of Prior Variance in Source Term Determination, European Geosciences Union General Assembly 2015, Vienna, Austria
  
  

• Poster na mezinárodní konferenci

  Lukáš Adam, Martin Branda: A Comparison of Traditional and New Inverse Modelling Techniques for Source Term Identification in the Atmosphere, European Geosciences Union General Assembly 2015, Vienna, Austria
  
  

• Ústní presentace na mezinárodní konferenci

  Lukáš Adam, Martin Branda, Thomas Hamburger: Source term identification in atmospheric modelling via sparse optimization, European Geosciences Union General Assembly 2015, Vienna, Austria
  
  

• Prezentace projektu na Veletrhu vědy 2016

  Ondřej Tichý prezentoval projekt a jeho výsledky na Veletrhu vědy pořadaném 19.-21. 5. v Praze.
  
  

• Poster na mezinárodní konferenci

  Radek Hofman, Ondřej Tichý, Kateřina Šindelářová: Analysis of elevated I-131 samples observed in 2011 over Europe, European Geosciences Union General Assembly 2016, Vienna, Austria
  
    

• Poster na mezinárodní konferenci

  Ondřej Tichý, Václav Šmídl, Radek Hofman: Bayesian estimation of a source term of radiation release with approximately known nuclide ratios, European Geosciences Union General Assembly 2016, Vienna, Austria
  
    

• Poster na mezinárodní konferenci

  Lukáš Ulrych, Václav Šmídl: Bayesian estimation of linear regression model with unknown prior and noise covariance matrix, ISBA 2016 World meeting, Sardinia, Italy
  
  

• Prospekt projektu (MŠMT)

  
  

• Prezentace na MŠMT konferenci

  Václav Šmídl, Nikolaos Evangeliou: Source-Term Determination of Radionuclide Releases by Inverse Atmospheric Dispersion Modelling, 2nd Česko-Norská výzkumná konference, 8.11.2016, Praha, Česká republika