Vortrags-Folien - IANUS
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Auswirkungen der Reaktorhavarie von Fukushima-Daiichi in<br />
Deutschland - Meteorologische Ausbreitungsrechnungen und<br />
Spurenmessungen durch den Deutschen Wetterdienst<br />
T.Steinkopff, H.Glaab<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
Übersicht I<br />
Historie<br />
Gesetzliche Grundlagen und Verpflichtungen<br />
IMIS, Messungen von Bundes- und Landesbehörden<br />
Überwachung der Radioaktivität in der Atmosphäre durch den DWD<br />
Meteorologische Produkte<br />
Verfahren zur Messung von Radionukliden (Radioaktivität)<br />
Messergebnisse im Normalbetrieb<br />
Alarmierung, Notfallsystem<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
Übersicht II<br />
Fukushima 11.3.2011<br />
Trajektorienrechnungen Onigawa, Fukushima<br />
Dispersionsrechnungen Fukushima<br />
Messwerte an den Messstationen des DWD<br />
Flugzeugmessungen<br />
Zusammenarbeit in IMIS und Öffentlichkeitsarbeit<br />
Bewertung<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
6.8.1945, Hiroshima<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
1957<br />
1959<br />
1961<br />
1963<br />
1965<br />
1967<br />
1969<br />
1971<br />
1973<br />
1975<br />
1977<br />
1979<br />
1981<br />
1983<br />
1985<br />
1987<br />
1989<br />
1991<br />
1993<br />
1995<br />
1997<br />
1999<br />
2001<br />
2003<br />
2005<br />
2007<br />
2009<br />
Gesamtbetaaktivität im Niederschlag, 1957 - 2009<br />
24000<br />
22000<br />
20000<br />
Gesamt-Betaaktivität in Bq/m 2<br />
18000<br />
16000<br />
14000<br />
12000<br />
10000<br />
8000<br />
6000<br />
4000<br />
2000<br />
0<br />
Jahr
Reaktorunfall von Tschernobyl am 26.April 1986<br />
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Gesamtbetaaktivität in der Luft an der Messstelle<br />
Regensburg, 29.April 1986<br />
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Mahnungen<br />
Hiroshima und Nagasaki, August 1945<br />
A-Bomben und H-Bombentests in der Atmosphäre, 1945 – 1963<br />
Windscale, Oktober 1957<br />
Harrisburg, März 1979<br />
Tschernobyl, April 1986<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
Gesetzliche Grundlagen zur Radioaktivitätsüberwachung<br />
Strahlenschutzvorsorgegesetz (StrVG,1986, 2008),<br />
Wetterdienstgesetz (1955, 1998)<br />
Strahlenschutzverordnung (StrlSchV, 2001)<br />
<br />
Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Integrierten Messund<br />
Informationssystem zur Überwachung der<br />
Umweltradioaktivität (AVV-IMIS, 2006) mit<br />
Messprogrammen<br />
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Bundesmessnetze<br />
Landesmess-<br />
einrichtungen (StrVG)<br />
Messeinrichtungen<br />
REI-Immissionen und REI-Berichte<br />
DWD<br />
BfS<br />
BfG<br />
BSH<br />
Messnetz<br />
Messnetz<br />
Messnetz<br />
Messnetz<br />
Messstellen<br />
Land 1<br />
1.1-1.m<br />
Messstellen<br />
Land 16<br />
16.1-16.n<br />
Betreiber<br />
Land 1<br />
1.1-1.p<br />
unabh.<br />
Messstellen<br />
1.1-1.q<br />
Betreiber<br />
Land x<br />
x.1-x.y<br />
unabh.<br />
Messstellen<br />
x.1-x.z<br />
2 Spurenmessstellen<br />
DWD<br />
Zentrallabor<br />
1 Spurenmessstelle<br />
BfS (F)<br />
BfG<br />
Zentrallabor<br />
BSH<br />
Zentrallabor<br />
Landeszentrale<br />
1<br />
Landeszentrale<br />
16<br />
Aufsichtsbehörde<br />
1<br />
Aufsichtsbehörde<br />
x<br />
PTB<br />
1 Spurenmessstelle<br />
BfG<br />
BSH<br />
DWD<br />
EU<br />
IAEO<br />
PTB<br />
EU / IAEO<br />
Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz<br />
Bundesamt für Seeschifffahrt und<br />
Hydrographie, Hamburg<br />
Deutscher Wetterdienst, Offenbach<br />
Europäische Union<br />
Internationale Atomenergieorganisation, Wien<br />
Physikalisch Technische Bundesanstalt,<br />
Braunschweig<br />
ZdB<br />
BfS (SW 2)<br />
BMU<br />
Öffentlichkeit<br />
BfG<br />
MRI<br />
vTI<br />
BfS (B)<br />
BMVg<br />
L<br />
e<br />
i<br />
t<br />
s<br />
t<br />
e<br />
l<br />
l<br />
e<br />
n<br />
PTB<br />
Aktivitätsnormale<br />
Nukliddaten<br />
BfS (B) Bundesamt für Strahlenschutz, Berlin<br />
BfS (F) Bundesamt für Strahlenschutz, Freiburg<br />
BMU Bundesministerium für Umwelt,<br />
Naturschutz und<br />
Reaktorsicherheit, Bonn<br />
BMVg Bundesministerium der Verteidigung<br />
MRI Max Rubner Institut, Ernährung und<br />
Lebensmittel, Kiel<br />
vTI Johann Heinrich von Thünen-Institut,<br />
Fischerei, Hamburg<br />
ZdB Zentralstelle des Bundes zur<br />
Überwachung<br />
der<br />
Umweltradioaktivität, BfS, Freiburg,<br />
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Neuherberg/München
Forderungen gemäß AVV-IMIS (2006)<br />
• Meteorologische Produkte und Lageeinschätzung<br />
innerhalb einer Stunde (Trajektorien,<br />
Konzentrationsprognosen)<br />
• Radioaktivitätsmessdaten von 48 Messstellen im 2h-<br />
Takt und täglich<br />
• Flugzeuggestützter Messeinsatz<br />
• Datenübertragung an den nationalen Verbund IMIS<br />
täglich und im Ernstfall zweistündlich<br />
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Betriebsarten<br />
Normalbetrieb (Routinemessprogramm,<br />
Spurenmessungen)<br />
Kontinuierliche Messung der Radioaktivität in<br />
der Luft und im Niederschlag: „normale<br />
Umweltradioaktivität“<br />
Intensivbetrieb (Intensivmessprogramm)<br />
Sofortige Bereitstellung der met. Prognosen<br />
und der Messdaten: „künstliche<br />
Radioaktivität“<br />
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Messungen<br />
Aerosolpartikel<br />
• Gammastrahler<br />
• Künstliche Alpha- und Betaaktivität<br />
• Sr-90, Isotope Uran, Plutonium und Americium<br />
Gasförmige Komponenten<br />
• gasförmiges I-131, Edelgase wie Kr-85, Xe-133, C-14 in CO 2<br />
Niederschlag<br />
• Gesamtbetaaktivität<br />
• Gammastrahler im Niederschlag<br />
• Deponierte Gammastrahler<br />
• Sr-90, Isotope Uran, Plutonium, Americium, Tritium<br />
• Niederschlagsmenge<br />
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Messungen der aerosolgebundenen Radionuklide<br />
Gammastrahler<br />
FHT59N2: nuklidspezifische<br />
Gamma-Schrittfilteranlage<br />
Gammaspektrometrie<br />
Auswertung zweistündlich<br />
Nachweisgrenze 0,05 Bq/m 3<br />
Auswertung täglich,<br />
Nachweisgrenze 0,01 Bq/m³
Probeentnahmestelle Filterband<br />
Filterbandmechanik<br />
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Messung der aerosolgebundenen Alpha- und<br />
Betaaktivität sowie gasförmiges Iod<br />
künstliche Alpha- und<br />
Betaaktivität<br />
Alpha- bzw. Betastrahlung<br />
Auswertung zweistündlich<br />
Nachweisgrenze:<br />
0,5 Bq/m 3 bzw. 1,0 Bq/m 3<br />
Gasförmiges Iod-131<br />
Auswertung stündlich<br />
Nachweisgrenze 0,5 Bq/m³
Probeentnahme und Messung der Radionuklide im<br />
Niederschlag<br />
Gammastrahler<br />
Nachweisgrenze Monatsprobe<br />
0,005 Bq/L<br />
Sr-90<br />
Nachweisgrenze Monatsprobe<br />
0,001 Bq/L<br />
Alphastrahler<br />
Nachweisgrenze Monatsprobe<br />
0,00002 Bq/L
Messung Gesamtbetaaktivität im Niederschlag<br />
Betaaktivität<br />
Nachweisgrenze<br />
Tagesprobe 50 mBq/L<br />
Tritium<br />
Nachweisgrenze<br />
1 Bq/L
Messungen der deponierten Radionuklide<br />
Gammastrahler<br />
In-situ-Gammaspektrometrie<br />
Auswertung zweistündlich<br />
Nachweisgrenze 150 Bq/m 2
Probeentnahme und Messung von aerosolgebundenen<br />
Radionukliden im Spurenbereich<br />
Gammastrahler<br />
Nachweisgrenze Wochenprobe<br />
0,000001 Bq/m³<br />
Sr-90<br />
Nachweisgrenze Monatsprobe<br />
0,000001 Bq/m³<br />
Alphastrahler(Uran,<br />
Plutonium)<br />
Nachweisgrenze Monatsprobe<br />
0,0000001 Bq/m³
Spurenmessung von C-14 im CO2 der Atmosphäre<br />
Probenahmesystem im Schneefernerhaus<br />
Versand der Proben nach Offenbach<br />
Probenaufarbeitung<br />
Messen und Auswerten im Analysensystem<br />
Messergebnisse mit Graphik von C-14<br />
Messergebnisse von 14 C in der Umgebungsluft Probenahmeort Zugspitze/<br />
Schneefernerhaus 2003 Wochenprobe<br />
inklusive Nachweisgrenze<br />
140<br />
120<br />
100<br />
mBq m -3<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Januar<br />
Februar<br />
März<br />
April<br />
Mai<br />
Juni<br />
Juli<br />
August<br />
Aktivitätskonzentration<br />
Nachweisgrenze<br />
Nachweisgrenze<br />
Aktivitätskonzentration
Spurenmessung von Kr-85 und Xe-133 in der Atmosphäre
Elektrolysesystem zur Anreicherung von Tritium<br />
3.<br />
5.<br />
4.<br />
7.<br />
1.<br />
6.<br />
1: Steuereinheit für das System<br />
2: Kühltruhe<br />
3:Absaugrohr für Wasserstoff mit<br />
Ventilator<br />
4:Einzelabsaugrohr für Zellen<br />
5:Sensor Gasalarm bei Wasserstoffaustritt<br />
8.<br />
2.<br />
6:Spannungsregeleinheit<br />
7:Kompressor<br />
8:Einsatzstutzen für Elektrolysezellen<br />
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Proben im DWD<br />
eingedampfter Monatsniederschlag<br />
Aerosol-Wochenfilter<br />
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Bq/l<br />
2,50<br />
2,00<br />
Tritium_Aktivitätskonzentration im Niederschlag Monatsmischproben<br />
im Jahr 2010<br />
an den RA_Messstellen<br />
Aachen, Berlin/Potsdam, München, Offenbach, Schlesw ig<br />
Aachen<br />
Berlin<br />
München<br />
Offenbach<br />
Schlesw ig<br />
Nachw eisgrenze<br />
1,50<br />
1,00<br />
0,50<br />
0,00<br />
Jan 10 Feb 10 Mrz 10 Apr 10 Mai 10 Jun 10 Jul 10 Aug 10 Sep 10 Okt 10 Nov 10 Dez 10<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
Schleswig<br />
Hamburg<br />
Rostock<br />
Bremen<br />
Bad Salzuflen<br />
Abb.4 Langlebige Beta-Aktivitätskonzentration in der bodennahen Luft<br />
Jahresmittelwerte 2010 in mBq/m³<br />
1,8<br />
1,5<br />
1,2<br />
mBq/m 3<br />
Hannover<br />
Kahler Asten<br />
Brocken<br />
Wasser-kuppe<br />
Gera<br />
Offenbach<br />
Würzburg<br />
Nürnberg<br />
München<br />
Konstanz<br />
Garmisch<br />
0,9<br />
0,6<br />
0,3<br />
0,0<br />
Messstationen des Deutschen Wetterdienstes<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
Aktivitätskonzentration (µBq/m³)<br />
Aerosolfilter Berlin 2009<br />
10000<br />
1000<br />
100<br />
10<br />
Be-7 (µBq/m³)<br />
NWG Cs-137 (µBq/m³)<br />
Cs-137 (µBq/m³)<br />
1<br />
0<br />
Jan 09 Feb 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jun 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Okt 09 Nov 09 Dez 09<br />
Monat<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
Aktivitätskonzentration (µBq/m³)<br />
Aerosolfilter Offenbach 2009<br />
10000<br />
1000<br />
100<br />
10<br />
Be-7 (µBq/m³)<br />
NWG Cs-137 (µBq/m³)<br />
Cs-137 (µBq/m³)<br />
1<br />
0<br />
Jan 09 Feb 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jun 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Okt 09 Nov 09 Dez 09<br />
Monat<br />
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Flugzeugmessungen<br />
• Identifikation radioaktiver Luftmassen<br />
• Dosismessung<br />
• Aerosolsammlung und Gammaspektrometrie<br />
an Bord<br />
• Datentransfer<br />
• Datenpräsentation in IMIS und Input zur<br />
Verbesserung der Prognosen<br />
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Lear-Jet mit Probeentnahmesystem<br />
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Serious fire in Albstadt<br />
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Ausbreitungsrechnungen<br />
Trajektorienrechnungen<br />
Lagrangesches Partikel Dispersions Modell<br />
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Basis für Ausbreitungsrechnungen des DWD (Stand 2011)<br />
Globalmodell GME<br />
Gitterweite: 30 km<br />
Anzahl der Schichten: 60<br />
Vorhersagezeitraum:<br />
174 h von 00 und 12 UTC<br />
78 h von 18 UTC<br />
Lokalmodelle<br />
COSMO-EU/DE<br />
Gitterweite: 7 / 2,8 km<br />
Anzahl der Schichten: 40/50<br />
Vorhersagezeitraum:<br />
78 h von 00, 12 und 18 UTC<br />
(COSMO-DE:<br />
3-stündlich bis + 21 h)<br />
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Trajektorienanalyse<br />
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Langrangean Partikel Dispersionsmodell (LPDM)<br />
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ALARMPLAN RADIOAKTIVITÄT<br />
Einleitung der Maßnahmen im DWD<br />
Supervisor TI 24<br />
- Berechnung von Trajektorien - Information der Beteiligten im DWD<br />
- Berechnung von Konzentrations- - Information BMVBS, BMU<br />
prognosen<br />
- Veranlasst Intensivmessbetrieb im<br />
Netz<br />
- Kommentierung der Wetterlage - Kommentare zu Ausbreitungsrechnungen<br />
an IMIS<br />
- Plausibilisierung der Messdaten<br />
Der Präsident ruft Krisenstab ein und aktiviert das<br />
Lage- und Informatioszentrum (LIZ)<br />
Das LIZ berät, entscheidet, entwarnt<br />
Die Landesbeauftragten des DWD (RZ-Leiter) werden vom LIZ versorgt und<br />
nehmen Kontakt mit den Landesbehörden (Katastrophenschutz) auf. DWD<br />
fordert im Alarmfall Konzentrationsprognosen von den RSMC Toulouse<br />
oder Bracknell an.<br />
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Reaktorunfall Fukushima: Einbindung des DWD<br />
11.3.2011<br />
12.3./13.3.<br />
14.3.<br />
15.3.<br />
18.3.<br />
23.3.<br />
24.3.<br />
28.3.<br />
zufällig Übung des Alarmplans und Nachricht von Erdbeben<br />
und Tsunami sowie Brand im KKW Onagawa<br />
Kontakt mit dem BMU und Rechnung von Trajektorien<br />
Abstimmung mit dem BMU zur Publikation von Trajektorien auf<br />
den Internetseiten des DWD<br />
Umstellung auf Dispersionsrechnungen für den Nahbereich<br />
Fukushima ohne Quellterm zu berücksichtigen<br />
Start Publikation auf Internetseite des DWD<br />
Flugzeugmessungen<br />
erste Messergebnisse für I-131, Te-132, I-132, Cs-134, Cs-137<br />
sowie Xe-133<br />
Messwerte >1mBq/m3 für I-131 an Gammaschrittfilteranlagen<br />
30.3. Flugzeugmessungen mit ca. 2 mBq/m3 für I-131<br />
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Fukushima-I<br />
72-Stunden-<br />
Animation<br />
GME-LPDM<br />
Szenario:<br />
kontinuierliche<br />
Emission bis<br />
500 m Höhe<br />
17.-20.03.2011<br />
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Fukushima-I<br />
16-Tage-<br />
Animation<br />
Szenario:<br />
kontinuierliche<br />
Emission bis<br />
500 m Höhe<br />
15.-30.03.2011<br />
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Messgeräte und Messungen<br />
Hochvolumensammler mit 1000 m3/h Luftdurchsatz, gammaspektrometrische<br />
Messung der Aerosolpartikel<br />
Gammaschrittfilteranlagen, Probeentnahme und Messung gleichzeitig<br />
Gasförmiges Iod auf Aktivkohle und gammaspektrometrische Messung<br />
Anreicherung von radioaktiven Edelgasen auf Aktivkohle(mit flüssigem<br />
Stickstoff gekühlt), Trennung mit präparativer Gaschromatographie der<br />
einzelnen Gasfraktionen Kr-85 und Xe-133, Messung der Betaaktivität im<br />
Zählrohr<br />
Probeentnahme Niederschlag und gammaspektrometrische Messung<br />
Flugzeugmessungen<br />
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Gammaspektrometriemesssystem<br />
Gammaspektrum<br />
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Aerosolfiltersystem in einem Tragflächenunterlastkörper<br />
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Flugzeugmessungen, 23.03.2011<br />
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Flugzeugmessungen, 30.3.2011<br />
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Fukushima-I<br />
GME-LPDM<br />
17-Tage-Hindcast<br />
(14.-31.03.2011)<br />
Szenario:<br />
IAEA/CMC-<br />
Quellterm<br />
(30.03.2011)<br />
Emissionen:<br />
0-500 m Höhe<br />
Konzentrationen:<br />
0-1500 m gemittelt<br />
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Zusammenarbeit und Publikationen<br />
Spurenmessprogramm abgestimmt mit BfS und PTB, Publikationen auf den<br />
jeweiligen Internetseiten, Bewertung durch BfS<br />
Nachfragen nach Messwerten waren sehr hoch<br />
Missverständnis mit Journalist führte zu Äußerung, der DWD würde<br />
Messwerte zensieren<br />
Darstellung der DWD-Aufgaben im IMIS: in dpa, Regionalsender<br />
Anfragen und Antworten über mail, Bewertung zurückhaltend<br />
Dispersionsrechnungen wurden dankbar angenommen von der japanischen<br />
Bevölkerung, aber heikel, da Freisetzungen fiktiv und unbekannt<br />
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Bewertung und Erkenntnisse<br />
Dispersionsrechnungen zeigten täglich die Ausbreitungsbedingungen am Standort<br />
Fukushima: wertvolle Information für die Öffentlichkeit<br />
Mit den Ausbreitungsrechnungen ließen sich Ankunftsort und Aktivitätskonzentration<br />
gut abschätzen<br />
Der Messbetrieb wurde flexibel bei DWD, BfS und PTB an einen Spurenmessbetrieb<br />
mit Tagesmessungen angepasst, Messausrüstung ist sehr gut<br />
Personalkapazitäten begrenzt, wenn Messaufgaben und Öffentlichkeitsarbeit<br />
gleichzeitig wahrgenommen werden muss<br />
Messdaten wurden für IMIS/ELAN bereitgestellt, aber auch auf den Internetseiten des<br />
DWD, PTB und BfS selbst<br />
Flugzeugmessungen zeigen Ergebnisse für die obere Atmosphäre, Auswirkungen auf<br />
Flugverkehr bedenken<br />
Informationsbedürfnis größer als vorbereitet<br />
Neue Medienlandschaft besonders social media müssen kompetent und rasch mit<br />
Informationen versorgt werden<br />
Deutscher Wetterdienst, Dr.Thomas Steinkopff Ringvorlesung Fukushima TU Darmstadt 26.04.2012
Regelungen:IAEA- WMO<br />
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