Ядерная зима — это суровый и продолжительный эффект глобального похолодания климата , который, как предполагается [1] [2], возникает после широкомасштабных огненных бурь после крупномасштабной ядерной войны . [3] Гипотеза основана на том факте, что такие пожары могут выбрасывать сажу в стратосферу , где она может заблокировать попадание некоторого количества прямых солнечных лучей на поверхность Земли. Предполагается, что возникающее в результате похолодание приведет к повсеместному неурожаю и голоду . [4] [5] При разработке компьютерных моделей сценариев ядерной зимы исследователи используют традиционную бомбардировку Гамбурга и огненную бурю в Хиросиме во время Второй мировой войны в качестве примеров случаев, когда сажа могла быть выброшена в стратосферу, [6] наряду с современными наблюдения за естественными, обширными по площади лесными пожарами -огненными бурями. [3] [7] [8]
«Ядерная зима», или, как ее первоначально называли, «ядерные сумерки», стала рассматриваться как научная концепция в 1980-х годах, после того как стало ясно, что более ранняя гипотеза, предсказывающая, что выбросы NOx, вызываемые огненными шарами, разрушат озоновый слой , теряет доверие. . [9] Именно в этом контексте климатические последствия сажи от пожаров стали новым фокусом климатических последствий ядерной войны. [10] [11] В этих модельных сценариях предполагалось, что над городами, нефтеперерабатывающими заводами и другими сельскими ракетными шахтами образуются различные облака сажи, содержащие неопределенное количество сажи . После того, как исследователи определят количество сажи, моделируются климатические последствия этих облаков сажи. [12] Термин «ядерная зима» был неологизмом , придуманным в 1983 году Ричардом П. Турко в отношении одномерной компьютерной модели, созданной для изучения идеи «ядерных сумерек». Эта модель предполагала, что огромное количество сажи и дыма будет оставаться в воздухе в течение нескольких лет, вызывая серьезное падение температуры по всей планете.
После провала прогнозов последствий нефтяных пожаров в Кувейте в 1991 году , сделанных основной группой климатологов, отстаивающих эту гипотезу, прошло более десяти лет без новых опубликованных статей по этой теме. Совсем недавно та же самая команда выдающихся разработчиков моделей 1980-х годов снова начала публиковать результаты компьютерных моделей. Эти новые модели дают те же общие выводы, что и старые, а именно, что возникновение 100 огненных бурь, каждая из которых по интенсивности сравнима с той, что наблюдалась в Хиросиме в 1945 году, может вызвать «маленькую» ядерную зиму. [6] [13] Эти огненные бури приведут к выбросу сажи (в частности, черного углерода ) в стратосферу Земли, что приведет к антипарниковому эффекту , который снизит температуру поверхности Земли . Серьезность этого похолодания в модели Алана Робока предполагает, что совокупные продукты 100 таких огненных бурь могут охладить глобальный климат примерно на 1 °C (1,8 °F), что в значительной степени устранит масштабы антропогенного глобального потепления в течение следующих примерно двух или трех лет. годы. [14] Робок и его коллеги смоделировали влияние на глобальное производство продуктов питания и прогнозируют, что выброс более 5 Тг сажи в стратосферу приведет к массовой нехватке продовольствия, сохраняющейся в течение нескольких лет. Согласно их модели, животноводство и производство продуктов питания из водных продуктов не смогут компенсировать сокращение производства сельскохозяйственных культур почти во всех странах, а меры по адаптации, такие как сокращение пищевых отходов, будут иметь ограниченное влияние на увеличение доступных калорий. [15] [16]
Поскольку ядерные устройства не обязательно должны быть взорваны, чтобы разжечь огненную бурю, термин «ядерная зима» является своего рода неправильным употреблением. [17] В большинстве опубликованных на эту тему статей утверждается, что без качественного обоснования причиной смоделированных эффектов огненного шторма являются ядерные взрывы. Единственное явление, которое моделируется с помощью компьютера в статьях о ядерной зиме, — это агент воздействия на климат огненная буря-сажа, продукт, который можно воспламенить и образовать множеством способов. [17] Хотя это редко обсуждается, сторонники гипотезы заявляют, что тот же эффект «ядерной зимы» произойдет, если возникнут 100 крупномасштабных обычных огненных бурь. [18]
Гораздо большее количество огненных бурь, исчисляемое тысячами, [ не удалось проверить ] было первоначальным предположением разработчиков компьютерных моделей, придумавших этот термин в 1980-х годах. Предполагалось, что это является возможным результатом любого крупномасштабного применения контрдействительного ядерного оружия воздушного взрыва во время тотальной американо-советской войны . Это большее количество огненных бурь, которые сами по себе не моделируются, [12] представлено как вызывающее условия ядерной зимы в результате дыма, введенного в различные климатические модели, с глубиной сильного похолодания, продолжающейся до десяти лет. В этот период летние понижения средней температуры могут достигать 20 °C (36 °F) в основных сельскохозяйственных регионах США, Европы и Китая и до 35 °C (63 °F) в России. [19] Это похолодание будет происходить за счет сокращения на 99% естественной солнечной радиации , достигающей поверхности планеты в первые несколько лет, постепенно уменьшающейся в течение нескольких десятилетий. [20]
На фундаментальном уровне, с момента появления фотографических свидетельств высоких облаков, [21] было известно, что огненные бури могут выбрасывать сажевый дым/ аэрозоли в стратосферу, но долговечность этого множества аэрозолей была главным неизвестным. Независимо от группы, которая продолжает публиковать теоретические модели ядерной зимы, в 2006 году Майк Фромм из Военно -морской исследовательской лаборатории экспериментально обнаружил, что каждое естественное возникновение массивной огненной бури лесного пожара, намного более мощной, чем наблюдавшаяся в Хиросиме, может вызвать незначительные «ядерные удары». «зимние» эффекты с кратковременным, примерно в один месяц, почти неизмеримым падением температуры поверхности, ограниченным тем полушарием , в котором они сгорели. [22] [23] [24] Это в некоторой степени аналогично частым извержениям вулканов, которые наносят сульфаты попадают в стратосферу и тем самым вызывают незначительные, даже незначительные последствия вулканической зимы .
Набор спутниковых и авиационных приборов для мониторинга огненных бурь и сажи находится на переднем крае попыток точно определить продолжительность жизни, количество, высоту впрыска и оптические свойства этого дыма. [25] [26] [27] [28] [29] Информация обо всех этих свойствах необходима для достоверного определения продолжительности и серьезности охлаждающего эффекта огненных бурь, независимо от прогнозов компьютерной модели ядерной зимы. [ нужна цитата ]
В настоящее время данные спутникового слежения показывают, что стратосферные дымовые аэрозоли рассеиваются примерно за два месяца. [27] Еще предстоит определить существование переломного момента в новом состоянии стратосферы, когда аэрозоли не будут удалены в течение этого периода времени. [27]
Сценарий ядерной зимы предполагает, что 100 или более городских огненных бурь [30] [31] зажигаются в результате ядерных взрывов , [32] и что огненные бури поднимают большое количество сажистого дыма в верхнюю тропосферу и нижнюю стратосферу за счет движения, создаваемого пирокумуло-дождевыми облаками. облака, образующиеся во время огненной бури. На высоте 10–15 километров (6–9 миль) над поверхностью Земли поглощение солнечного света может еще больше нагреть сажу в дыме, подняв ее часть или всю в стратосферу , где дым может сохраняться годами, если не будет дождь, чтобы смыть его. Этот аэрозоль частиц может нагреть стратосферу и помешать части солнечного света достичь поверхности, что приведет к резкому падению температуры поверхности. В этом сценарии прогнозируется [ кем? ] что температура приземного воздуха будет такой же или ниже зимы в данном регионе в течение нескольких месяцев или лет подряд.
Смоделированный устойчивый инверсионный слой горячей сажи между тропосферой и верхней стратосферой, вызывающий антипарниковый эффект, Стивен Шнайдер и др. назвали «дымосферой». в своей статье 1988 года. [2] [33] [34]
Хотя в климатических моделях принято учитывать городские огненные бури, они не обязательно должны вызываться ядерными устройствами; [17] Вместо этого более традиционные источники возгорания могут стать искрами огненных бурь. До упомянутого выше эффекта солнечного нагрева высота впрыска сажи контролируется скоростью выделения энергии из топлива огненной бури, а не размером первоначального ядерного взрыва. [31] Например, грибовидное облако от бомбы, сброшенной на Хиросиму, за несколько минут достигло высоты шести километров (средняя тропосфера), а затем рассеялось под действием ветров, тогда как отдельные пожары в городе формировались почти за три часа. огненную бурю и образовать пирокучевое облако, облако, которое, как предполагается, достигло верхних высот тропосферы, поскольку за несколько часов горения огненный шторм выпустил примерно в 1000 раз больше энергии, чем бомба. [35]
Поскольку зажигательные последствия ядерного взрыва не имеют каких-либо особенно характерных особенностей, [36] по оценкам людей, имеющих опыт стратегических бомбардировок , поскольку город представлял собой опасность огненных бурь, такая же жестокость пожара и ущерб зданиям, нанесенный в Хиросиме, были на один 16 Вместо этого можно было бы произвести ядерную бомбу мощностью около килотонны с одного бомбардировщика B-29, используя обычное использование около 1,2 килотонн зажигательных бомб с 220 самолетов B-29, распределенных по городу. [36] [37] [38]
В то время как огненные бури в Дрездене и Хиросиме, а также массовые пожары в Токио и Нагасаки произошли всего за несколько месяцев в 1945 году, более интенсивная и традиционно освещенная огненная буря в Гамбурге произошла в 1943 году. утверждают, что эти пять пожаров потенциально выбросили в стратосферу на пять процентов больше дыма, чем гипотетические 100 ядерных пожаров, обсуждаемых в современных моделях. [18] Хотя считается, что смоделированные эффекты охлаждения климата от массы сажи, выброшенной в стратосферу 100 огненными бурями (от одного до пяти миллионов метрических тонн ), можно было бы обнаружить с помощью технических инструментов во время Второй мировой войны, пять процентов из этого были бы обнаружены. в то время наблюдать не удалось. [18]
Точные временные рамки того, как долго сохраняется этот дым, и, следовательно, насколько серьезно этот дым влияет на климат, когда он достигает стратосферы, зависят как от химических, так и от физических процессов удаления. [12]
Наиболее важным механизмом физического удаления является « дождь », как во время фазы « конвективного столба , вызванного пожаром », который производит « черный дождь » вблизи места пожара, так и дождь после рассеивания конвективного шлейфа , когда дым больше не рассеивается. концентрированное и, следовательно, «мокрое удаление» считается очень эффективным. [39] Однако эти эффективные механизмы удаления в тропосфере избегаются в исследовании Робока 2007 года, где солнечное нагревание моделируется для быстрого поднятия сажи в стратосферу, «детренирования» или отделения более темных частиц сажи от более белой воды огненных облаков . конденсат . [40]
Попав в стратосферу, механизмы физического удаления, влияющие на временные рамки пребывания частиц сажи, заключаются в том, насколько быстро аэрозоль сажи сталкивается и коагулирует с другими частицами посредством броуновского движения [12] [41] [42] и выпадает из атмосферы. через гравитационное сухое осаждение [42] и время , необходимое для «форетического эффекта» для перемещения коагулированных частиц на более низкий уровень в атмосфере. [12] Будь то коагуляция или форетический эффект, как только аэрозоль частиц дыма окажется на этом нижнем уровне атмосферы, может начаться засев облаков , что позволит осадкам вымыть дымовой аэрозоль из атмосферы с помощью механизма мокрого осаждения .
Химические процессы, влияющие на удаление , зависят от способности химии атмосферы окислять углеродистый компонент дыма посредством реакций с окислительными веществами, такими как озон и оксиды азота , которые встречаются на всех уровнях атмосферы [43] . ] [44] и которые также возникают в больших концентрациях при нагревании воздуха до высоких температур.
Исторические данные о времени пребывания аэрозолей, хотя и другой смеси аэрозолей , в данном случае стратосферных аэрозолей серы и вулканического пепла от извержений мегавулканов , по-видимому, находятся во временном масштабе один-два года, [45] , однако аэрозоль-атмосфера взаимодействие все еще плохо изучено. [46] [47]
Сажистые аэрозоли могут иметь широкий диапазон свойств, а также сложную форму, что затрудняет определение изменяющегося значения оптической толщины атмосферы . Считается, что условия, присутствующие во время образования сажи, чрезвычайно важны с точки зрения ее конечных свойств: сажа, образующаяся в более эффективном спектре эффективности горения , считается почти «элементарным углеродом », в то время как в более неэффективном конце спектра горения. , присутствует большее количество частично сгоревшего /окисленного топлива. Эти частично сгоревшие «органические вещества», как их называют, часто образуют шарики смолы и коричневый углерод во время обычных лесных пожаров низкой интенсивности, а также могут покрывать более чистые частицы черного углерода. [48] [49] [50] Однако, поскольку наибольшую важность имеет сажа, которая выбрасывается на самые большие высоты в результате пироконвекции огненной бури – огня, подпитываемого штормовыми воздушными ветрами – предполагается, что большая часть сажи в этих условиях представляет собой более окисленный черный углерод. [51]
Исследование, представленное на ежегодном собрании Американского геофизического союза в декабре 2006 года, показало, что даже небольшая региональная ядерная война может нарушить глобальный климат на десятилетие или более. В сценарии регионального ядерного конфликта, когда каждая из двух противоборствующих стран в субтропиках применит по 50 ядерных боеголовок размером с Хиросиму (около 15 килотонн каждая) по крупным населенным пунктам, исследователи подсчитали, что будет выброшено до пяти миллионов тонн сажи, что вызывают похолодание на несколько градусов на обширных территориях Северной Америки и Евразии, включая большинство зерносеющих регионов. Похолодание продлится годами и, согласно исследованию, может оказаться «катастрофическим», [20] [56] нарушив сельскохозяйственное производство и сбор продовольствия, особенно в странах более высоких широт. [57] [15]
Ядерные взрывы производят большое количество оксидов азота , разрушая воздух вокруг них. Затем они поднимаются вверх за счет тепловой конвекции. Достигая стратосферы, эти оксиды азота способны каталитически разрушать озон, присутствующий в этой части атмосферы. Истощение озона позволит гораздо большей интенсивности вредного ультрафиолетового излучения Солнца достичь земли. [58]
Исследование Майкла Дж. Миллса и др., проведенное в 2008 году и опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , показало, что обмен ядерным оружием между Пакистаном и Индией с использованием их нынешних арсеналов может создать почти глобальную озоновую дыру , вызвав проблемы со здоровьем человека. и причинение ущерба окружающей среде в течение как минимум десятилетия. [59] В исследовании, смоделированном на компьютере, рассматривалась ядерная война между двумя странами с участием 50 ядерных устройств размером с Хиросиму с каждой стороны, вызывающих массовые городские пожары и поднимающих до пяти миллионов метрических тонн сажи примерно на 50 миль (80 км). в стратосферу . Сажа будет поглощать достаточно солнечного излучения, чтобы нагревать окружающие газы, увеличивая разрушение стратосферного озонового слоя, защищающего Землю от вредного ультрафиолетового излучения, с потерей до 70% озона в северных высоких широтах. [60]
«Ядерное лето» — это гипотетический сценарий, в котором после того, как ядерная зима, вызванная попаданием в атмосферу аэрозолей , препятствующих попаданию солнечного света на нижние уровни или на поверхность, [61] утихла, возникает парниковый эффект из-за углекислого газа. высвобождаемый при горении, и метан , выделяющийся в результате распада органических веществ, таких как трупы, замерзшие во время ядерной зимы. [61] [62]
Другой, более последовательный гипотетический сценарий: после осаждения большей части аэрозолей в течение 1–3 лет охлаждающий эффект будет преодолен эффектом нагревания от парникового потепления , что приведет к быстрому повышению температуры поверхности на много градусов, достаточному, чтобы вызвать смерть. значительная часть, если не большая часть жизни, пережившая похолодание, большая часть которой более уязвима к температурам выше нормальных, чем к температурам ниже нормальных. Ядерные взрывы высвободят CO 2 и другие парниковые газы в результате горения, а затем еще больше высвободятся в результате распада мертвого органического вещества. Взрывы также приведут к попаданию оксидов азота в стратосферу, что приведет к истощению озонового слоя вокруг Земли. [61]
Существуют и другие, более простые гипотетические версии гипотезы о том, что ядерная зима может смениться ядерным летом. Высокие температуры ядерных огненных шаров могут разрушить озон в средней стратосфере. [62]
В 1952 году, за несколько недель до испытания бомбы «Айви Майк» (10,4 мегатонны ) на острове Элугелаб , возникли опасения, что аэрозоли, поднятые в результате взрыва, могут охладить Землю. Майор Норайр Луледжян, ВВС США , и астроном Натараджан Вишванатан изучили эту возможность, сообщив о своих выводах в книге « Влияние супероружия на климат мира» , распространение которого строго контролировалось. Этот отчет описан в отчете Агентства по уменьшению угроз Министерства обороны США за 2013 год как первоначальное исследование концепции «ядерной зимы». Это указывало на отсутствие заметной вероятности изменения климата, вызванного взрывом. [69]
Последствия для гражданской обороны многочисленных надводных взрывов мощной водородной бомбы на островах Тихоокеанского испытательного полигона, таких как остров Айви Майк в 1952 году и Касл Браво (15 Мт) в 1954 году, были описаны в отчете 1957 года о воздействии ядерного оружия . под редакцией Сэмюэля Гласстоуна . В разделе этой книги, озаглавленном «Ядерные бомбы и погода», говорится: «Известно, что пыль, поднятая во время сильных извержений вулканов , таких как Кракатау в 1883 году, вызывает заметное уменьшение количества солнечного света, достигающего Земли… Количество Количество обломков [почвы или другой поверхности, остающихся в атмосфере после взрыва даже самого мощного ядерного оружия, вероятно, не превышает одного процента или около того от количества мусора, поднятого в результате извержения Кракатау. взрывы, произошедшие на сегодняшний день, привели к каким-либо заметным изменениям в прямом солнечном свете, зафиксированном на земле». [70] Бюро погоды США в 1956 году считало возможным, что достаточно крупная ядерная война с поверхностными взрывами мощностью в мегатонны может поднять достаточно почвы, чтобы вызвать новый ледниковый период . [71]
В меморандуме корпорации RAND 1966 года «Влияние ядерной войны на погоду и климат», написанном Э.С. Баттеном, в первую очередь анализируя потенциальное воздействие пыли от поверхностных взрывов, [72] отмечается, что «помимо воздействия обломков, обширные пожары, возникающие в результате ядерных взрывов могут изменить характеристики поверхности местности и изменить местные погодные условия... однако необходимо более глубокое знание атмосферы, чтобы определить их точную природу, протяженность и величину». [73]
В книге Национального исследовательского совета США (NRC) « Долгосрочные последствия многократного ядерного оружия во всем мире», опубликованной в 1975 году, говорится, что ядерная война с участием 4000 Мт из нынешних арсеналов , вероятно, приведет к выбросу гораздо меньше пыли в стратосферу, чем Кракатау. извержения, рассудив, что эффектом пыли и оксидов азота, вероятно, будет небольшое климатическое похолодание, которое «вероятно, будет находиться в пределах нормальной глобальной климатической изменчивости, но нельзя исключать возможность климатических изменений более резкого характера». [63] [74] [75]
В отчете 1985 года « Воздействие крупного ядерного взрыва на атмосферу » Комитет по атмосферным последствиям ядерных взрывов утверждает, что «правдоподобная» оценка количества стратосферной пыли, выброшенной после приземного взрыва мощностью 1 Мт, составляет 0,3 тераграмма. из которых 8 процентов будут находиться в диапазоне микрометров . [76] Потенциальное охлаждение из-за почвенной пыли было снова рассмотрено в 1992 году в отчете Национальной академии наук США (NAS) [77] о геоинженерии , в котором подсчитано, что около 10 10 кг (10 тераграммов) стратосферной почвенной пыли с размеры зерен частиц от 0,1 до 1 микрометра потребуются для смягчения потепления из-за удвоения содержания углекислого газа в атмосфере , то есть для создания охлаждения на ~ 2 ° C. [78]
В 1969 году Пол Крутцен обнаружил, что оксиды азота (NOx) могут быть эффективным катализатором разрушения озонового слоя/ стратосферного озона . После исследований потенциального воздействия NOx, образующихся в результате нагрева двигателя в стратосфере на сверхзвуковых транспортных самолетах (SST) в 1970-х годах, в 1974 году Джон Хэмпсон в журнале Nature предположил , что из-за создания атмосферных NOx ядерными огненными шарами , полностью Масштабный ядерный обмен может привести к истощению озонового щита, что, возможно, подвергнет Землю воздействию ультрафиолетового излучения в течение года или более. [74] [79] В 1975 году гипотеза Хэмпсона «прямо привела» [11] к тому, что Национальный исследовательский совет США (NRC) сообщил о моделях разрушения озона после ядерной войны в книге « Долгосрочные мировые эффекты множественных ядерных технологий». Взрывы оружия . [74]
В разделе этой книги NRC 1975 года, посвященном проблеме выбросов NOx, вызываемых огненными шарами, и потери озонового слоя из-за них, NRC представил модельные расчеты начала-середины 1970-х годов по последствиям ядерной войны с использованием большого количества мультиметров. Взрывы мощностью в мегатонны привели к выводу, что это может снизить уровень озона на 50 и более процентов в северном полушарии. [63] [80]
Однако, независимо от компьютерных моделей, представленных в работах NRC 1975 года, статья 1973 года в журнале Nature изображает уровни стратосферного озона во всем мире, наложенные на количество ядерных взрывов в эпоху атмосферных испытаний. Авторы приходят к выводу, что ни данные, ни их модели не показывают никакой корреляции между приблизительными 500 Мт в исторических атмосферных испытаниях и увеличением или уменьшением концентрации озона. [81] В 1976 году исследование экспериментальных измерений более раннего ядерного испытания в атмосфере, поскольку оно повлияло на озоновый слой, также показало, что ядерные взрывы не оправдывают истощение озона, после сначала тревожных модельных расчетов того времени. [82] Аналогичным образом, в статье 1981 года было обнаружено, что модели разрушения озона, полученные в результате одного испытания, и проведенные физические измерения не согласуются, поскольку никакого разрушения не наблюдалось. [9]
В общей сложности около 500 Мт было взорвано в атмосфере в период с 1945 по 1971 год, [83] пик пришелся на 1961–1962 годы, когда Соединенными Штатами и Советским Союзом было взорвано в атмосфере 340 Мт. [84] Во время этого пика, в результате взрывов мощностью в несколько мегатонн в серии ядерных испытаний двух стран, по эксклюзивному исследованию, общая мощность, оцененная в 300 Мт энергии, была высвобождена. Благодаря этому в стратосферу, как полагают, попали 3 × 10 34 дополнительных молекул оксида азота (около 5000 тонн на Мт, 5 × 10 9 граммов на мегатонну) [81] [85] , и при этом разрушение озона на 2,2 процента было Как отмечалось в 1963 году, снижение началось до 1961 года и, как полагают, было вызвано другими метеорологическими эффектами . [81]
В 1982 году журналист Джонатан Шелл в своей популярной и влиятельной книге «Судьба Земли » представил публике веру в то, что огненные шары, образующиеся NOx, разрушат озоновый слой до такой степени, что урожай погибнет из-за солнечного УФ-излучения, а затем аналогичным образом нарисовал судьбу. Земли, поскольку растения и водная жизнь вымирают. В том же 1982 году австралийский физик Брайан Мартин , который часто переписывался с Джоном Хэмпсоном, ответственным за большую часть исследований образования NOx, [11] написал краткий исторический обзор истории интереса к эффектам прямые выбросы NOx, образующиеся в результате ядерных огненных шаров, и при этом также изложил другие неосновные точки зрения Хэмпсона, особенно те, которые касаются большего разрушения озона в результате взрывов в верхних слоях атмосферы в результате использования любой широко используемой противобаллистической ракеты ( ABM-1 Galosh ). система. [86] Однако в конечном итоге Мартин приходит к выводу, что «маловероятно, что в контексте крупной ядерной войны» деградация озона будет вызывать серьезную озабоченность. Мартин описывает мнение о потенциальной потере озона и, следовательно, увеличении ультрафиолетового света , ведущем к повсеместному уничтожению сельскохозяйственных культур, как это отстаивает Джонатан Шелл в « Судьбе Земли» , как крайне маловероятное. [63]
Более поздние данные о потенциальном разрушении озонового слоя различными видами NOx намного меньше, чем предполагалось ранее на основе упрощенных расчетов, поскольку, по словам Роберта П. Парсона, ежегодно образуется «около 1,2 миллиона тонн» природных и антропогенных стратосферных NOx. в 1990-е годы. [87]
Первое опубликованное предположение о том, что похолодание климата может быть следствием ядерной войны, по-видимому, было первоначально выдвинуто Полом Андерсоном и Ф. Н. Уолдропом в их рассказе «Дети завтрашнего дня» в мартовском номере журнала Astounding Science Fiction за 1947 год. . История, в первую очередь о команде ученых, охотящихся на мутантов , [88] предупреждает о « Фимбулвинтере », вызванном пылью, которая блокировала солнечный свет после недавней ядерной войны, и предполагает, что она может даже спровоцировать новый ледниковый период. [89] [90] В 1961 году Андерсон опубликовал роман, частично основанный на этой истории, назвав его «Сумеречный мир» . [90] Точно так же в 1985 году Т.Г. Парсонс отметил, что рассказ К. Анвила «Факел», который также появился в журнале Astounding Science Fiction , но в апрельском номере 1957 года, содержит суть «Сумерек в полдень»/ Гипотеза «ядерной зимы». По сюжету ядерная боеголовка поджигает нефтяное месторождение, а образующаяся сажа «экранирует часть солнечной радиации», что приводит к арктическим температурам для большей части населения Северной Америки и Советского Союза. [12]
Публикация Геофизической лаборатории ВВС 1988 года « Оценка глобальных атмосферных эффектов крупной ядерной войны», подготовленная Х.С. Мюнхом и др., содержит хронологию и обзор основных отчетов по гипотезе ядерной зимы с 1983 по 1986 год. отчеты приходят к аналогичным выводам, поскольку они основаны на «одних и тех же предположениях, одних и тех же базовых данных» с лишь незначительными различиями в коде модели. Они пропускают этапы моделирования, связанные с оценкой возможности возгорания и начальных шлейфов огня, и вместо этого начинают процесс моделирования с «пространственно однородного облака сажи», которое попало в атмосферу. [12]
Хотя междисциплинарная группа, создавшая самую популярную модель TTAPS 1980-х годов, никогда открыто не признавала этого, в 2011 году Американский институт физики заявил, что команда TTAPS (названная в честь ее участников, которые ранее работали над явлением пылевых бурь на Марсе) или в области событий, связанных с падением астероидов : Ричард П. Турко , Оуэн Тун , Томас П. Акерман, Джеймс Б. Поллак и Карл Саган ) объявление своих результатов в 1983 году «преследовало явную цель содействия международному контролю над вооружениями». [91] Однако «компьютерные модели были настолько упрощены, а данные о дыме и других аэрозолях все еще были настолько скудными, что ученые ничего не могли сказать наверняка». [91]
В 1981 году Уильям Дж. Моран начал дискуссии и исследования в Национальном исследовательском совете (NRC) по воздействию воздушной почвы и пыли в результате крупного обмена ядерными боеголовками, увидев возможную параллель в пылевых эффектах войны с последствиями граница КТ , созданная астероидом , и ее популярный анализ годом ранее, проведенный Луисом Альваресом в 1980 году . Major Nuclear Exchange , опубликовано в 1985 году. [74]
В рамках исследования создания окисляющих веществ , таких как NOx и озон, в тропосфере после ядерной войны, [ 10] начатого в 1980 году журналом Ambio Шведской королевской академии наук Полом Дж. Крутценом и Джоном В. Биркс начал подготовку к публикации в 1982 году расчетов воздействия ядерной войны на стратосферный озон, используя новейшие модели того времени. Однако они обнаружили, что в результате тенденции к более многочисленным, но менее энергичным ядерным боеголовкам субмегатонного радиуса действия (что стало возможным благодаря маршу по повышению точности боеголовок межконтинентальных баллистических ракет ) опасность озонового слоя была «не очень значительной». [11]
Именно после того, как они столкнулись с этими результатами, они «случайно» пришли к идее, как «запоздалой мысли» [10] о том, что ядерные взрывы вызывают повсюду массовые пожары и, что особенно важно, дым от этих обычных пожаров затем начинает поглощать солнечный свет, вызывая температура поверхности резко упадет. [11] В начале 1982 года они распространили проект документа с первыми предложениями по изменению климата в краткосрочной перспективе из-за пожаров, предположительно произошедших после ядерной войны. [74] Позже в том же году специальный выпуск « Амбио» , посвященный возможным экологическим последствиям ядерной войны Крутценом и Бирксом, был озаглавлен «Атмосфера после ядерной войны: сумерки в полдень» и во многом предвосхитил гипотезу ядерной зимы. [93] В документе рассматриваются пожары и их климатические последствия, а также обсуждаются твердые частицы от крупных пожаров, оксиды азота, истощение озонового слоя и влияние ядерных сумерек на сельское хозяйство. Расчеты Крутцена и Биркса показали, что частицы дыма, выброшенные в атмосферу в результате пожаров в городах, лесах и нефтяных запасах, могут препятствовать достижению до 99 процентов солнечного света на поверхности Земли. Эта тьма, по их словам, могла существовать «пока горят пожары», что, как предполагалось, длилось многие недели, с такими эффектами, как: «Нормальная динамическая и температурная структура атмосферы... значительно изменится в течение большого количества времени». части Северного полушария, что, вероятно, приведет к важным изменениям в температуре поверхности земли и ветровых системах». [93] Следствием их работы было то, что успешный ядерный обезглавливающий удар мог иметь серьезные климатические последствия для преступника.
Прочитав статью Н. П. Бочкова и Е. И. Чазова [94] , опубликованную в том же выпуске « Амбио» , где была опубликована статья Круцена и Биркса «Сумерки в полдень», советский учёный-атмосферник Георгий Голицын применил свои исследования марсианских пылевых бурь к саже в земных слоях. атмосфера. Использование этих влиятельных моделей марсианской пылевой бури в исследованиях ядерной зимы началось в 1971 году [95] , когда советский космический корабль «Марс-2» прибыл на Красную планету и наблюдал глобальное пылевое облако. Орбитальные приборы вместе с посадочным модулем «Марс-3» 1971 года определили, что температура на поверхности Красной планеты была значительно ниже, чем температура в верхней части пылевого облака. Вслед за этими наблюдениями Голицын получил две телеграммы от астронома Карла Сагана , в которых Саган просил Голицына «изучить понимание и оценку этого явления». Голицын вспоминает, что примерно в это же время он «предложил теорию [ какую? ] , объясняющую, как может образоваться марсианская пыль и как она может достичь глобальных размеров». [95]
В том же году сотрудник института Голицына Александр Гинзбург [96] разработал модель пылевых бурь для описания явления охлаждения на Марсе. Голицын почувствовал, что его модель будет применима к саже, после того, как он прочитал шведский журнал 1982 года, посвященный последствиям гипотетической ядерной войны между СССР и США. [95] Голицын использовал практически немодифицированную модель пылевого облака Гинзбурга, в которой в качестве аэрозоля в модели использовалась сажа, а не почвенная пыль, и аналогично результатам, полученным при расчете охлаждения пылевого облака в марсианской атмосфере, когда облако высоко планета над поверхностью будет нагреваться, а планета внизу резко остынет. В мае 1983 года Голицын представил свое намерение опубликовать эту марсианскую аналоговую земную модель созданному Андроповым Комитету советских ученых в защиту мира от ядерной угрозы , организации, в которой Голицын позже будет назначен заместителем председателя. Создание этого комитета было осуществлено с выраженного одобрения советского руководства с намерением «расширить контролируемые контакты с западными активистами «замораживания ядерного оружия »». [97] Получив одобрение этого комитета, в сентябре 1983 года Голицын опубликовал первую компьютерную модель нарождающегося эффекта «ядерной зимы» в широко читаемом « Вестнике Российской академии наук» . [98]
31 октября 1982 года модель и результаты Голицына и Гинзбурга были представлены на конференции «Мир после ядерной войны», проходившей в Вашингтоне, округ Колумбия [96].
И Голицын [98], и Саган [99] интересовались охлаждением пылевых бурь на планете Марс в годы, предшествовавшие их изучению «ядерной зимы». Саган также работал над проектом А119 в 1950–1960-х годах, в котором он пытался смоделировать движение и долговечность шлейфа лунного грунта.
После публикации «Сумерек в полдень» в 1982 году [100] команда TTAPS заявила, что они начали процесс одномерного исследования компьютерного моделирования атмосферных последствий ядерной войны/сажи в стратосфере, хотя они не публиковать статью в журнале Science до конца декабря 1983 года. [101] Фраза «ядерная зима» была придумана Турко незадолго до публикации. [102] В этой ранней статье TTAPS использовал основанные на предположениях оценки общего количества выбросов дыма и пыли, которые могут возникнуть в результате крупного ядерного взрыва, и с этим начал анализировать последующие воздействия на радиационный баланс атмосферы и структуру температуры в результате. этого количества предполагаемого дыма. Для расчета эффектов пыли и дыма они использовали одномерную модель микрофизики/переноса радиации нижних слоев атмосферы Земли (вплоть до мезопаузы), которая определяла только вертикальные характеристики глобального возмущения климата.
Однако интерес к экологическим последствиям ядерной войны продолжался в Советском Союзе после сентябрьской статьи Голицына, когда Владимир Александров и Г.И. Стенчиков также опубликовали в декабре 1983 года статью о климатических последствиях, хотя в отличие от современной статьи TTAPS, эта статья статья была основана на моделировании с использованием трехмерной модели глобальной циркуляции. [54] (Два года спустя Александров исчез при загадочных обстоятельствах). Ричард Турко и Старли Л. Томпсон критически относились к советским исследованиям. Турко назвал его «примитивным», а Томпсон сказал, что он использует устаревшие компьютерные модели США. [103] Позже они отказались от этой критики и вместо этого приветствовали новаторскую работу Александрова, заявив, что советская модель разделяет слабости всех остальных. [12]
В 1984 г. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) поручила Голицыну и Н.А. Филлипсу провести обзор состояния науки. Они обнаружили, что исследования обычно предполагали сценарий, при котором будет использована половина мирового ядерного оружия, ~5000 Мт, что приведет к разрушению примерно 1000 городов и созданию большого количества углекислого дыма – 1–Наиболее вероятно 2 × 10 14 г с диапазоном 0,2–6,4 × 10 14 г (NAS; предполагается TTAPS2,25 × 10 14 ). Образующийся дым будет в значительной степени непрозрачен для солнечного излучения, но прозрачен для инфракрасного излучения, таким образом охлаждая Землю, блокируя солнечный свет, но не вызывая потепления за счет усиления парникового эффекта. Оптическая толщина дыма может быть значительно больше единицы. Лесные пожары, вызванные объектами за пределами городов, могут еще больше увеличить производство аэрозолей. Пыль от приповерхностных взрывов по закаленным целям также вносит свой вклад; каждый взрыв мощностью в мегатонном эквиваленте может выбросить до пяти миллионов тонн пыли, но большая ее часть быстро выпадет; Высотная пыль оценивается в 0,1–1 миллион тонн на мегатонный эквивалент взрыва. Сжигание сырой нефти также может внести существенный вклад. [104]
Одномерные радиационно-конвективные модели, использованные в этих [ каких? ] исследования дали ряд результатов: похолодание до 15–42 ° C между 14 и 35 днями после войны, с «базовым уровнем» около 20 ° C. Несколько более сложные расчеты с использованием трехмерных МОЦ дали аналогичные результаты: температура упала примерно на 20 °C, хотя и с региональными вариациями. [54] [105]
Все [ какие? ] расчеты показывают сильный нагрев (до 80 ° C) в верхней части слоя дыма на высоте около 10 км (6,2 мили); это предполагает существенное изменение циркуляции там и возможность адвекции облака в низкие широты и южное полушарие.
В статье 1990 года, озаглавленной «Климат и дым: оценка ядерной зимы», TTAPS дал более подробное описание краткосрочных и долгосрочных атмосферных последствий ядерной войны с использованием трехмерной модели: [106]
Первые один-три месяца:
Через один-три года:
.jpg/1280px-KuwaitiOilFires-STS037-152-91-(2).jpg)
Одним из главных результатов статьи TTAPS 1990 года стало повторение модели команды 1983 года, согласно которой 100 пожаров на нефтеперерабатывающих заводах будет достаточно, чтобы вызвать небольшую, но все же глобально разрушительную ядерную зиму. [109]
После вторжения Ирака в Кувейт и угроз Ирака поджечь около 800 нефтяных скважин в стране, предположения о совокупном климатическом эффекте этого, представленные на Всемирной климатической конференции в Женеве в ноябре 1990 года, варьировались от сценария типа ядерной зимы до сценария с тяжелой кислотой . дождь и даже краткосрочное немедленное глобальное потепление. [110]
В статьях, напечатанных в газетах Wilmington Morning Star и Baltimore Sun в январе 1991 года, видные авторы статей о ядерной зиме – Ричард П. Турко, Джон В. Биркс, Карл Саган, Алан Робок и Пол Крутцен – коллективно заявили, что они ожидают катастрофической ядерной катастрофы. Эффекты, подобные зимним, с последствиями минусовых температур масштаба континента в результате того, что иракцы довели до конца свои угрозы поджечь от 300 до 500 нефтяных скважин под давлением, которые впоследствии могут гореть в течение нескольких месяцев. [111] [112]
Из-за угрозы колодцы были подожжены отступающими иракцами в марте 1991 года, а около 600 горящих нефтяных скважин не были полностью потушены до 6 ноября 1991 года, через восемь месяцев после окончания войны, [113] и они поглотили примерно шесть миллионов баррелей нефти в день при максимальной интенсивности.
Когда в январе 1991 года началась операция «Буря в пустыне» , что совпало с первыми зажженными нефтяными пожарами, доктор С. Фред Сингер и Карл Саган обсуждали возможные экологические последствия нефтяных пожаров в Кувейте в программе ABC News Nightline . Саган снова утверждал, что некоторые последствия дыма могут быть аналогичны последствиям ядерной зимы, когда дым поднимается в стратосферу, начиная примерно с высоты 48 000 футов (15 000 м) над уровнем моря в Кувейте, что приводит к глобальным последствиям. Он также утверждал, что, по его мнению, суммарные последствия будут очень похожи на взрыв индонезийского вулкана Тамбора в 1815 году, в результате которого 1816 год стал известен как « Год без лета ».
Саган перечислил результаты моделирования, которые прогнозируют последствия, распространяющиеся на Южную Азию и, возможно, также на Северное полушарие. Саган подчеркнул, что такой исход настолько вероятен, что «он должен повлиять на военные планы». [114] Сингер, с другой стороны, ожидал, что дым поднимется на высоту около 3000 футов (910 м), а затем выпадет дождем примерно через три-пять дней, тем самым ограничивая срок жизни дыма. Обе оценки высоты, сделанные Сингером и Саганом, оказались неверными, хотя повествование Сингера было ближе к тому, что произошло, при этом сравнительно минимальные атмосферные воздействия оставались ограниченными регионом Персидского залива, а дымовые шлейфы в целом [107] поднимались до около 10 000 футов (3 000 м), а некоторые достигают высоты 20 000 футов (6 100 м). [115] [116]
Саган и его коллеги ожидали, что, когда он поглотит солнечное тепловое излучение, произойдет «самовоспроизведение» сажевого дыма, при этом очистка практически не произойдет, в результате чего черные частицы сажи будут нагреваться солнцем и подниматься выше. Они утверждали, что потребуются годы, чтобы солнцезащитный эффект этого аэрозоля сажи выпал из воздуха, и, как следствие, катастрофическое охлаждение на уровне земли и сельскохозяйственные последствия в Азии и, возможно, в Северном полушарии в целом. [117] В ходе последующих исследований в 1992 году Питер Хоббс и другие не обнаружили никаких заметных доказательств предсказанного командой ядерной зимы массового эффекта «самовосплывания», а облака дыма от нефтяных пожаров содержали меньше сажи, чем предполагала группа моделирования ядерной зимы. . [118]
Ученый-атмосферник, которому Национальный научный фонд Кувейта поручил изучить атмосферное воздействие пожаров в Кувейте , Питер Хоббс , заявил, что скромное воздействие пожаров предполагает, что «некоторые цифры [используемые для подтверждения гипотезы ядерной зимы]... были, вероятно, немного преувеличено». [119]
Хоббс обнаружил, что в разгар пожаров дым поглощает от 75 до 80% солнечной радиации. Частицы поднимались на высоту максимум 20 000 футов (6 100 м), а в сочетании с рассеиванием облаками дым имел короткое время пребывания в атмосфере - максимум несколько дней. [120]
Довоенные заявления о широкомасштабных, долговременных и значительных глобальных экологических последствиях, таким образом, не подтвердились и оказались значительно преувеличенными средствами массовой информации и спекулянтами [121] с климатическими моделями, созданными теми, кто не поддерживает гипотезу ядерной зимы в время пожаров предсказывает только более локализованные эффекты, такие как падение дневной температуры на ~ 10 ° C в пределах 200 км от источника. [122]
Позже Саган признался в своей книге «Мир, населенный демонами» , что его предсказания явно не оправдались: « В полдень была кромешная тьма, а температура над Персидским заливом упала на 4–6 °C, но не так уж много дыма достигло стратосферных высот. и Асия была спасена». [123]
Идея о том, что дым нефтяных скважин и нефтяных запасов выбрасывается в стратосферу и является основным источником сажи ядерной зимы, была центральной идеей ранних климатологических статей по этой гипотезе; их считали более возможным источником, чем дым из городов, поскольку дым от нефти имеет более высокое содержание черной сажи, что поглощает больше солнечного света. [93] [101] Хоббс сравнил предполагаемый в статьях «коэффициент выбросов» или эффективность образования сажи из воспламененных нефтяных луж и обнаружил, при сравнении с измеренными значениями из нефтяных залежей в Кувейте, которые были крупнейшими производителями сажи, предполагаемые выбросы сажи в ядерную зиму расчеты все еще были «слишком высокими». [120] После того, как результаты нефтяных пожаров в Кувейте оказались в противоречии с основной точкой зрения ученых, пропагандирующих ядерную зиму, статьи о ядерной зиме 1990-х годов в целом пытались дистанцироваться от предположений, что нефтяные скважины и резервный дым достигнут стратосферы.
В 2007 году исследование «ядерной зимы» отметило, что современные компьютерные модели были применены к нефтяным пожарам в Кувейте и обнаружили, что отдельные шлейфы дыма не способны поднимать дым в стратосферу, но что дым от пожаров, охватывающих большую площадь, [определяется количественно ] , как некоторые лесные пожары могут поднимать дым [ определить ] в стратосферу, и недавние данные свидетельствуют о том, что это происходит гораздо чаще, чем считалось ранее. [7] [22] [124] [125] Исследование также показало, что сожжение сравнительно меньших городов, которое, как ожидается, последует за ядерным ударом, также приведет к выбросу значительного количества дыма в стратосферу:
Стенчиков и др. [2006b] [126] провели детальное моделирование дымовых шлейфов с высоким разрешением с помощью региональной климатической модели RAMS [например, Miguez-Macho, et al., 2005] [127] и показали, что отдельные шлейфы дыма, например, от кувейтской нефти Ожидается, что пожары 1991 года не поднимутся в верхние слои атмосферы или стратосферы, поскольку они станут разбавленными. Однако гораздо более крупные шлейфы, например, возникающие в результате городских пожаров, вызывают большое, неразбавленное массовое движение, которое приводит к подъему дыма. Результаты новой модели крупных вихрей с гораздо более высоким разрешением также дают подъем, аналогичный нашим результатам, и не имеют мелкомасштабной реакции, которая могла бы препятствовать подъему [Jensen, 2006]. [128]
Однако приведенное выше моделирование, в частности, содержало предположение о том, что не произойдет ни сухого, ни влажного осаждения. [126]
Комментаторы отметили, что в период с 1990 по 2003 год не было опубликовано ни одной рецензируемой статьи о «ядерной зиме». [109]
На основе новых работ, опубликованных в 2007 и 2008 годах некоторыми авторами первоначальных исследований, было выдвинуто несколько новых гипотез, в первую очередь оценка того, что всего лишь 100 огненных бурь приведут к ядерной зиме. [3] [20] Однако эта гипотеза не была «новой», она пришла к тому же выводу, что и более ранние модели 1980-х годов, которые аналогичным образом рассматривали 100 или около того городских огненных бурь как угрозу. [129] [130]
По сравнению с изменением климата за последнее тысячелетие, даже самый незначительный смоделированный обмен погрузит планету в температуры, более низкие, чем во время Малого ледникового периода (период истории примерно между 1600 и 1850 годами нашей эры). Это вступит в силу немедленно, и сельское хозяйство окажется под серьезной угрозой. Большее количество дыма приведет к более серьезным изменениям климата, что сделает сельское хозяйство невозможным на долгие годы. В обоих случаях новые климатические модели показывают, что последствия будут длиться более десяти лет. [32]
В исследовании, опубликованном в « Журнале геофизических исследований» в июле 2007 года, под названием «Возврат ядерной зимы с современной климатической моделью и нынешними ядерными арсеналами: последствия все еще катастрофичны», [19] использовались текущие климатические модели для рассмотрения последствий глобальной ядерной войны. с участием большей части или всех нынешних мировых ядерных арсеналов (которые, по мнению авторов, аналогичны размерам мировых арсеналов двадцатью годами ранее). Авторы использовали модель глобальной циркуляции ModelE от Института космических исследований имени Годдарда НАСА , которая, как они отметили, «была тщательно проверена в экспериментах по глобальному потеплению и для изучения воздействия извержений вулканов на климат». Модель использовалась для исследования последствий войны с участием всего нынешнего глобального ядерного арсенала, выброс в атмосферу около 150 Тг дыма, а также войны с участием примерно одной трети нынешнего ядерного арсенала, с выбросом около 150 Тг дыма в атмосферу. 50 Тг дыма. В случае 150 Tg они обнаружили, что:
Среднее глобальное охлаждение поверхности от -7 °C до -8 °C сохраняется в течение многих лет, а спустя десятилетие похолодание все еще составляет -4 °C (рис. 2). Учитывая, что глобальное среднее похолодание на глубине последнего ледникового периода 18 000 лет назад составляло около -5 °C, это будет беспрецедентное по скорости и амплитуде изменение климата в истории человечества. Наибольшие изменения температуры наблюдаются над сушей.... Похолодание более чем на -20 °C происходит на больших территориях Северной Америки и на более чем -30 °C на большей части территории Евразии, включая все сельскохозяйственные регионы.
Кроме того, они обнаружили, что это похолодание вызвало ослабление глобального гидрологического цикла, уменьшив глобальные осадки примерно на 45%. Что касается случая с 50 Тг, в котором задействована одна треть нынешних ядерных арсеналов, они заявили, что моделирование «произвело реакции климата, очень похожие на реакции для случая 150 Тг, но с примерно половиной амплитуды», но что «временной масштаб реакции о том же самом". Они не обсуждали подробно последствия для сельского хозяйства, но отметили, что исследование 1986 года, в котором предполагалось отсутствие производства продуктов питания в течение года, прогнозировало, что «к тому времени у большинства людей на планете закончится еда и они умрут от голода», и прокомментировали, что их собственные результаты показывают, что «этот период отсутствия производства продуктов питания необходимо продлить на многие годы, что сделает последствия ядерной зимы еще хуже, чем считалось ранее».
В 2014 году Майкл Дж. Миллс (из Национального центра атмосферных исследований США, NCAR) и др. опубликовали в журнале Earth's Future статью «Многодесятилетнее глобальное похолодание и беспрецедентная потеря озона после регионального ядерного конфликта» . [131] Авторы использовали вычислительные модели, разработанные NCAR, для моделирования климатических последствий облака сажи, которое, по их мнению, может стать результатом региональной ядерной войны, в которой над городами взорвется 100 «малых» (15 килотонн) боеголовок. Модель имела результаты из-за взаимодействия облака сажи:
...глобальные потери озона на 20–50% над населенными территориями, уровни, беспрецедентные в истории человечества, будут сопровождать самые низкие средние приземные температуры за последние 1000 лет. Мы подсчитали, что летнее усиление индексов УФ-излучения составляет 30–80% в средних широтах, что предполагает широкомасштабный ущерб здоровью человека, сельскому хозяйству, а также наземным и водным экосистемам. Смертельные морозы сократят вегетационный период на 10–40 дней в году в течение 5 лет. Температура поверхности будет снижаться более чем на 25 лет из-за эффектов тепловой инерции и альбедо в океане и расширения морского льда. Комбинированное охлаждение и усиленное ультрафиолетовое излучение окажут значительное давление на глобальные запасы продовольствия и могут спровоцировать глобальный ядерный голод.
Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории опубликовали результаты многомасштабного исследования воздействия на климат регионального обмена ядерными ударами, того же сценария, который рассматривал Робок и др. и Toon et al. в 2007 году. В отличие от предыдущих исследований, это исследование смоделировало процессы, посредством которых черный углерод будет подниматься в атмосферу, и обнаружило, что очень небольшое его количество будет поднято в стратосферу, и в результате долгосрочные воздействия на климат были намного ниже, чем в этих исследованиях. заключил. В частности, «ни одно из симуляций не привело к эффекту ядерной зимы», и «вероятность значительного глобального похолодания из-за сценария ограниченного обмена, как предполагалось в предыдущих исследованиях, крайне маловероятна». [132] Этому исследованию противоречат результаты нескольких последующих исследований, утверждающих, что исследование 2018 года было ошибочным. [133] [134] [135] [136]
Исследование, опубликованное в рецензируемом журнале «Безопасность» , показало, что ни одна страна не должна иметь более 100 ядерных боеголовок из-за эффекта ответного удара по собственному населению страны-агрессора из-за «ядерной осени». [137] [138]
В 2019 году были опубликованы два исследования ядерной зимы, основанные на предыдущем моделировании и описывающие новые сценарии ядерной зимы в результате меньших обменов ядерным оружием, чем моделировалось ранее.
Как и в исследовании Robock et al. , проведенном в 2007 г. , [19] исследование Coupe et al., 2019 г. моделирует сценарий, в котором 150 Тг черного углерода выбрасывается в атмосферу в результате обмена ядерным оружием между Соединенными Штатами и Россией, где обе страны используют все соглашения о ядерном оружии , которые им позволяют. [139] Это количество черного углерода намного превышает то, которое было выброшено в атмосферу в результате всех извержений вулканов за последние 1200 лет, но меньше, чем в результате воздействия астероида, вызвавшего массовое вымирание 66 миллионов лет назад. [139] Куп и др. использовал « климатическую модель всего атмосферного сообщества версии 4» (WACCM4), которая имеет более высокое разрешение и более эффективна при моделировании аэрозолей и химии стратосферы, чем моделирование ModelE, используемое Робоком и др . [139]
Модель WACCM4 моделирует, что молекулы черного углерода увеличиваются в десять раз по сравнению с обычным размером, когда достигают стратосферы. ModelE не учел этот эффект. Эта разница в размере частиц черного углерода приводит к большей оптической толщине в модели WACCM4 по всему миру в течение первых двух лет после первоначального введения из-за большего поглощения солнечного света в стратосфере. [139] Это приведет к повышению температуры стратосферы на 100 К и приведет к истощению озона, которое немного больше, чем предсказывает ModelE. [139] Еще одним последствием большего размера частиц является увеличение скорости выпадения молекул черного углерода из атмосферы; WACCM4 предсказывает, что через десять лет после выброса черного углерода в атмосферу останется 2 Тг, а ModelE предсказала, что останется 19 Тг. [139]
Модель 2019 года и модель 2007 года предсказывают значительное снижение температуры по всему миру, однако повышенное разрешение и моделирование частиц в 2019 году предсказывают большую температурную аномалию в первые шесть лет после закачки, но более быстрое возвращение к нормальным температурам. В период от нескольких месяцев после появления аномалии до шестого года аномалии WACCM4 предсказывает более низкие глобальные температуры, чем ModelE: температура более чем на 20 К ниже нормы, что приводит к отрицательным температурам в летние месяцы на большей части северного полушария, что приводит к снижению температуры на 90%. в сельскохозяйственные вегетационные периоды в средних широтах, включая Средний Запад США. [139] Моделирование WACCM4 также прогнозирует сокращение глобального годового количества осадков на 58% по сравнению с нормальным уровнем в третий и четвертый годы после закачки, что на 10% выше, чем прогнозировалось в ModelE. [139]
Тун и др. смоделировал ядерный сценарий 2025 года, когда Индия и Пакистан участвуют в обмене ядерными ударами, в ходе которого 100 городских районов в Пакистане и 150 городских районов в Индии подвергаются атаке с использованием ядерного оружия мощностью от 15 кт до 100 кт, и исследовали последствия выбросов черного углерода в атмосферу. атмосфера от взрыва - только детонации. [5] Исследователи смоделировали атмосферные эффекты, если бы все вооружения имели мощность 15 кт, 50 кт и 100 кт, предоставив диапазон, в который, вероятно, попадет обмен ядерными ударами, учитывая недавние ядерные испытания, проведенные обеими странами. Предоставленные диапазоны являются большими, поскольку ни Индия, ни Пакистан не обязаны предоставлять информацию о своих ядерных арсеналах, поэтому их масштабы остаются в значительной степени неизвестными. [5]
Тун и др. предположим, что после каждого взрыва оружия произойдет либо огненная буря , либо пожар, и количество черного углерода, попадающего в атмосферу в результате обоих результатов, будет эквивалентным и в значительной степени; [5] в Хиросиме в 1945 году прогнозируется, что огненная буря высвободила в 1000 раз больше энергии, чем было выделено при ядерном взрыве. [6] Сгорание такой большой площади приведет к выбросу большого количества черного углерода в атмосферу. Сумма высвобождения варьируется от 16,1 Тг, если все вооружения имели мощность 15 кт или менее, до 36,6 Тг для всех орудий мощностью 100 кт. [5] Для оружия мощностью 15 и 100 узлов исследователи смоделировали глобальное сокращение осадков на 15–30 %, снижение температуры на 4–8 К и снижение температуры океана на 1–3 К. [5] Если бы все использованное оружие имело мощность 50 кт или более, циркуляция ячеек Хэдли была бы нарушена и вызвала бы 50% уменьшение количества осадков на Среднем Западе Америки. Чистая первичная продуктивность (ЧПП) океанов снижается с 10% до 20% для сценариев на 15 и 100 тыс. тонн соответственно, тогда как наземная ЧПП снижается на 15–30%; особенно пострадали сельскохозяйственные регионы средних широт в США и Европе, где наблюдается сокращение АЭС на 25-50%. [5] Как предсказывает другая литература, как только черный углерод будет удален из атмосферы через десять лет, температура и АЭС вернутся в норму. [5]
Купе и др. сообщают о моделировании эффекта Эль-Ниньо , продолжающегося несколько лет, после шести ядерных сценариев в диапазоне от 5 до 150 Тг сажи в рамках модели CESM-WACCM4. Они называют это изменение «Ядерным Ниньо» и описывают различные изменения океанских течений. [140]
Согласно рецензируемому исследованию, опубликованному в журнале Nature Food в августе 2022 года, [15] полномасштабная ядерная война между Соединенными Штатами и Россией , которые вместе владеют более 90% мирового ядерного оружия, убьет 360 миллионов человек. человек прямо и более 5 миллиардов косвенно в результате голода во время ядерной зимы. [144] [145]
В другой статье, опубликованной в том же году ученым-землеведом из Университета Тохоку Кунио Кайхо, сравнивалось воздействие сценариев ядерной зимы на морскую и наземную жизнь животных с воздействием исторических событий вымирания . Кайхо подсчитал, что небольшая ядерная война (которую он определил как обмен ядерными ударами между Индией и Пакистаном или событие эквивалентного масштаба) сама по себе приведет к вымиранию 10–20% видов, в то время как крупная ядерная война (определяемая как ядерная война) обмен между Соединенными Штатами и Россией ) приведет к исчезновению 40–50% видов животных, что сопоставимо с некоторыми событиями массового вымирания из «Большой пятерки». Для сравнения, то, что он считал наиболее вероятным сценарием антропогенного изменения климата , с потеплением на 3 °C (5,4 °F) к 2100 году и на 3,8 °C (6,8 °F) к 2500 году, приведет к вымиранию около 12–14% видов животных. вымерли по той же методологии. [146]
С 2023 года Национальные академии наук, техники и медицины США проводят независимое исследование потенциальных последствий ядерной войны для окружающей среды. Цель состоит в том, чтобы оценить все исследования ядерной зимы, а окончательный отчет будет опубликован в 2024 году. [147]
Пять основных и в значительной степени независимых основ, которые концепция ядерной зимы имеет и продолжает подвергать критике, рассматриваются как: [132] [148]
В то время как широко популярные первоначальные прогнозы одномерной модели TTAPS 1983 года широко освещались и подвергались критике в средствах массовой информации, отчасти потому, что каждая более поздняя модель предсказывает гораздо меньший «апокалиптический» уровень похолодания, [149] большинство моделей продолжают предполагать, что некоторые пагубные последствия глобальное похолодание все равно произойдет, если предположить, что большое количество пожаров произойдет весной или летом. [109] [150] Менее примитивная трехмерная модель Старли Л. Томпсона середины 1980-х годов , которая, в частности, содержала те же общие предположения, побудила его ввести термин «ядерная осень», чтобы более точно описать климатические последствия сажи в эту модель в интервью перед камерой, в котором он отвергает более ранние «апокалиптические» модели. [151]
Основная критика предположений, которые продолжают делать результаты этих моделей возможными, появилась в книге 1987 года « Навыки выживания в ядерной войне» ( NWSS ), руководстве по гражданской обороне , написанном Крессоном Кирни для Национальной лаборатории Ок-Ридж . [152] Согласно публикации 1988 года « Оценка глобальных атмосферных последствий крупной ядерной войны» , критика Кирни была направлена на чрезмерное количество сажи, которая, как предполагали разработчики модели, достигнет стратосферы. Кирни процитировал советское исследование, согласно которому современные города не будут гореть как огненные бури, поскольку большинство легковоспламеняющихся городских объектов будут погребены под негорючими обломками, и что исследование TTAPS включало в себя сильное завышение размеров и масштабов лесных пожаров за пределами городов, которые могут возникнуть в результате ядерная война. [12] Авторы TTAPS ответили, что, среди прочего, они не верят, что планировщики целей намеренно разрушат города в руины, но вместо этого утверждают, что пожары начнутся в относительно неповрежденных пригородах, когда будут поражены близлежащие объекты, и частично согласились со своей точкой зрения о недопустимости разрушения городов. городские лесные пожары. [12] Доктор Ричард Д. Смолл, директор по термальным наукам в Pacific-Sierra Research Corporation, также категорически не согласен с предположениями модели, в частности с обновленной версией TTAPS 1990 года, в которой утверждается, что в общей сложности в США сгорит около 5075 Тг материала. - Советская ядерная война: анализ Смоллом чертежей и реальных зданий показал максимум 1475 Тг материала, который можно было сжечь, «при условии, что весь доступный горючий материал действительно был воспламенен». [148]
Хотя Кирни придерживался мнения, что будущие более точные модели «укажут, что снижение температуры будет еще меньше», включая будущие потенциальные модели, которые не так легко признавали, что огненные бури будут возникать так надежно, как предполагают разработчики моделей ядерной зимы, в NWSS Кирни суммировали оценку сравнительно умеренного похолодания, составляющую не более нескольких дней, [152] из модели «Ядерная зима, переоцененной» 1986 года , разработанной Старли Томпсоном и Стивеном Шнайдером . [153] Это было сделано для того, чтобы донести до читателей, что вопреки распространенному в то время мнению, в заключении этих двух ученых-климатологов, «на научных основаниях глобальные апокалиптические выводы первоначальной гипотезы ядерной зимы теперь могут быть обоснованы». низводится до исчезающего низкого уровня вероятности». [152]
Однако в статье Брайана Мартина, опубликованной в 1988 году в журнале Science and Public Policy [150], говорится, что хотя « Переоценка ядерной зимы » пришла к выводу, что американо-советская «ядерная зима» будет гораздо менее суровой, чем первоначально предполагалось, авторы описывают последствия скорее как «ядерная осень» — другие заявления Томпсона и Шнайдера [154] [155] показывают, что они «сопротивлялись интерпретации, согласно которой это означает отказ от основных положений, касающихся ядерной зимы». В работе Алана Робока и др. В статье 2007 года они пишут, что «из-за использования термина «ядерная осень» Томпсоном и Шнайдером [1986], хотя авторы ясно дали понять, что климатические последствия будут значительными, в политических кругах теория ядерной зимы некоторые считают, что это преувеличено и опровергнуто [например, Martin, 1988]». [19] В 2007 году Шнайдер выразил свою предварительную поддержку охлаждающих результатов ограниченной ядерной войны (Пакистан и Индия), проанализированных в модели 2006 года, заявив: «Солнце гораздо сильнее в тропиках, чем в средних широтах. Поэтому , гораздо более ограниченная война [там] могла бы иметь гораздо больший эффект, потому что вы помещаете дым в самое худшее место», и «все, что вы можете сделать, чтобы отговорить людей думать, что есть какой-либо способ выиграть что-либо с помощью обмен ядерными ударами - хорошая идея». [156]
Вклад дыма от возгорания живой непустынной растительности, живых лесов, трав и т. д. вблизи многих ракетных шахт является источником дыма, который первоначально предполагался очень большим в первоначальной статье «Сумерки в полдень», а также найдено в популярном издании TTAPS. Однако это предположение было проверено Бушем и Смоллом в 1987 году, и они обнаружили, что сжигание живой растительности может лишь незначительно способствовать расчетному общему «выработке дыма за пределами городов». [12] Потенциал растительности поддерживать горение вероятен только в том случае, если она находится в пределах радиуса или двух от поверхности ядерного огненного шара, который находится на расстоянии, на котором также могут возникнуть сильные порывы ветра , которые могут повлиять на любые такие пожары. [157] Это снижение оценки опасности дыма за пределами городов подтверждается более ранней предварительной публикацией «Оценка ядерных лесных пожаров» 1984 года, [12] и полевыми исследованиями 1950–1960-х годов с выжженной поверхностью, искалеченными , но никогда не сгоревшие тропические леса на окружающих островах из точек выстрелов в сериях испытаний операций «Замок» [158] и «Красное крыло» [159] [160] .
В документе Министерства внутренней безопасности США , завершенном в 2010 году, говорится, что после ядерного взрыва, нацеленного на город, «если пожары смогут расти и сливаться, может развиться огненная буря, которую пожарные не смогут контролировать. Однако эксперты предполагают, что природа современного городского проектирования и строительства в США может сделать бушующую огненную бурю маловероятной». [167] Например, ядерная бомбардировка Нагасаки не вызвала огненной бури. [168] Аналогичное явление было отмечено еще в 1986–1988 гг., когда предполагаемое количество «массовой загрузки» топлива (количество топлива на квадратный метр) в городах, лежащее в основе зимних моделей, оказалось слишком высоким и намеренно создает тепловые потоки. это поднимает дым в нижние слои стратосферы, однако оценки, «более характерные для условий», которые можно встретить в реальных современных городах, показали, что загрузка топлива и, следовательно, тепловой поток, возникающий в результате эффективного горения, редко поднимают дым настолько сильно. выше 4 км. [12]
Рассел Зейтц, сотрудник Центра международных отношений Гарвардского университета, утверждает, что предположения зимних моделей дают результаты, которых хотят достичь исследователи, и представляют собой случай «вышедшего из-под контроля анализа наихудшего случая». [150] В сентябре 1986 года Зейтц опубликовал в журнале Nature статью «Сибирский пожар как путеводитель по «ядерной зиме»» , в которой он исследовал сибирский пожар 1915 года, который начался в первые летние месяцы и был вызван сильнейшей засухой в регионе. записанная история. Пожар в конечном итоге опустошил регион, сжег самый большой в мире бореальный лес размером с Германию. Несмотря на то, что в течение недель горения под облаками дыма наблюдалось дневное летнее похолодание примерно на 8˚C, увеличения потенциально разрушительных для сельского хозяйства ночных заморозков не произошло. [169] После расследования сибирского пожара 1915 года Зейтц раскритиковал результаты модели «ядерной зимы» за то, что они основаны на последовательных наихудших событиях:
Невероятность того, что выпадет решка из 40 таких монет, приближается к вероятности обычного флеша-рояля . Тем не менее, она была представлена как «сложная одномерная модель» – использование, которое является оксюмороном, если только оно не применяется к [британской модели Лесли Лоусон] Твигги . [149]
Зейтц процитировал Карла Сагана, подчеркнув: « Почти в любом реальном случае , связанном с ядерными обменами между сверхдержавами, глобальные изменения окружающей среды достаточны, чтобы вызвать событие вымирания, равное или более серьезное, чем вымирание в конце мелового периода, когда динозавры и многие другие виды вымерли, вероятно». Зейтц комментирует: «Зловещая риторика , выделенная в этом отрывке курсивом, ставит даже сценарий мощностью 100 мегатонн [первоначальный огненный шторм из 100 городов]… в один ряд со взрывом астероида мощностью 100 миллионов мегатонн, ударившим Землю. шумиха...» [149] Зейтц заключает:
По мере развития науки и достижения более аутентичных усложнений в новых и более элегантных моделях постулируемые эффекты стали ухудшаться. К 1986 году эти наихудшие последствия сменились годом арктической тьмы и сменились более теплыми температурами, чем прохладные месяцы в Палм-Бич ! Появилась новая парадигма разорванных облаков и прохладных пятен. Некогда глобальные сильные морозы отступили обратно в северную тундру . Сложная гипотеза г-на Сагана стала жертвой менее известного Второго закона Мерфи : если что-то ДОЛЖНО пойти не так, не делайте на это ставки. [149]
Оппозиция Зейтца заставила сторонников ядерной зимы дать ответ в средствах массовой информации. Сторонники считали, что просто необходимо показать только возможность климатической катастрофы, часто наихудшего сценария, в то время как оппоненты настаивали на том, что для того, чтобы воспринимать ее всерьез, ядерную зиму следует показать как вероятную при «разумных» сценариях. [170] Одна из этих областей разногласий, как поясняет Линн Р. Анспо, касается вопроса о том, какое время года следует использовать в качестве фона для моделей войны между США и СССР. Большинство моделей выбирают лето в Северном полушарии в качестве отправной точки, чтобы добиться максимального удаления сажи и, следовательно, возможного зимнего эффекта. Однако было отмечено, что если бы такое же количество огненных бурь произошло в осенние или зимние месяцы, когда гораздо менее интенсивный солнечный свет, вызывающий перенос сажи в стабильную область стратосферы, величина охлаждающего эффекта была бы незначительной. согласно январской модели Covey et al. [171] Шнайдер признал этот вопрос в 1990 году, заявив, что «война поздней осенью или зимой не будет иметь заметного [охлаждающего] эффекта». [148]
Анспо также выразил разочарование тем, что, хотя управляемый лесной пожар в Канаде 3 августа 1985 года, как сообщается, был зажжен сторонниками ядерной зимы, пожар потенциально может послужить возможностью провести некоторые базовые измерения оптических свойств дыма и дыма. -к топливу, которое помогло бы уточнить оценки этих важных входных данных модели, сторонники не указали, что какие-либо такие измерения проводились. [171] Питер В. Хоббс , который позже успешно получил финансирование для полета и отбора проб облаков дыма от нефтяных пожаров в Кувейте в 1991 году, также выразил разочарование тем, что ему было отказано в финансировании для исследования канадских и других лесных пожаров таким образом. . [12] Турко написал 10-страничный меморандум с информацией, полученной из его заметок и некоторых спутниковых изображений, утверждая, что дымовой шлейф достиг 6 км в высоту. [12]
В 1986 году ученый-атмосферник Джойс Пеннер из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса опубликовала в журнале Nature статью , в которой сосредоточила внимание на конкретных переменных оптических свойств дыма и количестве дыма, остающегося в воздухе после городских пожаров. Она обнаружила, что опубликованные оценки этих переменных настолько сильно различаются, что в зависимости от того, какие оценки были выбраны, климатический эффект может быть незначительным, незначительным или огромным. [172] Предполагаемые оптические свойства черного углерода в более поздних статьях о ядерной зиме в 2006 году все еще «основаны на тех, которые предполагались в более ранних моделях ядерной зимы». [19]
Джон Мэддокс , редактор журнала Nature , во время своего пребывания в должности опубликовал ряд скептических комментариев по поводу исследований ядерной зимы. [173] [174] Точно так же С. Фред Сингер долгое время активно критиковал гипотезу в журнале и в теледебатах с Карлом Саганом. [175] [176] [12]
В ответ на более современные статьи по этой гипотезе в 2011 году Рассел Зейтц опубликовал в журнале Nature комментарий , оспаривающий утверждение Алана Робока о том, что не было никаких реальных научных дебатов по поводу концепции «ядерной зимы». [177] В 1986 году Зейтц также утверждает, что многие другие не хотят высказываться из-за страха быть заклейменными как «тайные доктора Стрейнджлавс »; физик Фримен Дайсон из Принстона, например, заявил: «Это абсолютно ужасная научная работа, но я совершенно отчаялся установить публичную правду». [149] По данным Rocky Mountain News, некоторые сторонники разоружения назвали Стивена Шнайдера фашистом за то, что он написал в 1986 году статью «Переоценка ядерной зимы». [152] Метеоролог Массачусетского технологического института Керри Эмануэль аналогичным образом написал в обзоре в журнале Nature , что зимняя концепция «печально известна отсутствием научной достоверности» из-за нереалистичных оценок количества топлива, которое может сгореть, и использования неточных моделей глобальной циркуляции. Эмануэль заканчивает заявлением, что данные других моделей указывают на значительное удаление дыма дождем. [178] Эмануэль также сделал «интересный момент» по поводу того, что подвергает сомнению объективность сторонников, когда дело касается сильных эмоциональных или политических проблем, которых они придерживаются. [12]
Уильям Р. Коттон , профессор атмосферных наук в Университете штата Колорадо, специалист по моделированию физики облаков и один из создателей весьма влиятельной [179] [180] и ранее упомянутой модели атмосферы RAMS , в 1980-х годах работал над проблемой выпадения сажи. моделей [12] и поддержал предсказания, сделанные его собственной и другими моделями ядерной зимы. [181] Однако с тех пор он изменил эту позицию, согласно книге, написанной им в соавторстве в 2007 году, заявив, что, среди других систематически проверяемых предположений, будет происходить гораздо большее количество осадков / мокрых отложений сажи, чем предполагается в современных статьях. по теме: «Мы должны дождаться внедрения нового поколения МОЦ , чтобы количественно изучить потенциальные последствия». Он также сообщает, что, по его мнению, «ядерная зима с самого начала была во многом политически мотивирована». [2] [34]
Во время кубинского ракетного кризиса Фидель Кастро и Че Гевара призывали СССР нанести первый ядерный удар по США в случае американского вторжения на Кубу. В 1980-х годах Кастро оказывал давление на Кремль, чтобы тот занял более жесткую позицию в отношении США при президенте Рональде Рейгане , даже приводя доводы в пользу потенциального использования ядерного оружия. Прямым результатом этого стало то, что в 1985 году на Кубу был отправлен советский чиновник в сопровождении «экспертов», которые подробно описали экологические последствия для Кубы в случае ядерного удара по Соединенным Штатам. Вскоре после этого, как рассказывает советский чиновник, Кастро потерял прежнюю «ядерную лихорадку». [182] [183] В 2010 году Алан Робок был вызван на Кубу, чтобы помочь Кастро продвигать свою новую точку зрения о том, что ядерная война приведет к Армагеддону. 90-минутная лекция Робока позже была показана по общенациональному государственному телевидению страны. [184] [185]
Однако, по словам Робока, ему не удалось привлечь внимание правительства США и повлиять на ядерную политику. В 2009 году вместе с Оуэном Туном он выступил с докладом перед Конгрессом США , но из этого ничего не вышло, а тогдашний советник президента по науке Джон Холдрен не ответил на их запросы ни в 2009 году, ни на момент написания статьи в 2011 году. [185 ]
В статье «Бюллетеня ученых-атомщиков» 2012 года Робок и Тун, которые регулярно смешивали свою защиту разоружения с выводами своих статей о «ядерной зиме», [19] утверждают в политической сфере, что гипотетические последствия ядерной зимы требуют что доктрина « взаимно гарантированного уничтожения » (MAD) , которая, по их мнению, действует в России и США , должна быть заменена их собственной концепцией «самогарантированного уничтожения» (SAD), [32] потому что, независимо от того, чьи города сожжены, последствия ядерной зимы, которую они защищают, будут, по их мнению, катастрофическими. Подобным же образом в 1989 году Карл Саган и Ричард Турко написали статью о политических последствиях, опубликованную в журнале Ambio , в которой предлагалось, что, поскольку ядерная зима является «твердо установленной перспективой», обе сверхдержавы должны совместно сократить свои ядерные арсеналы до « канонической силы сдерживания ». уровни по 100–300 отдельных боеголовок каждая, так что «в случае ядерной войны [это] минимизирует вероятность [экстремальной] ядерной зимы». [189]
В первоначально засекреченной оценке межведомственной разведки США от 1984 года говорится, что как в предшествующие 1970-е, так и в 1980-е годы советские и американские военные уже следовали « существующим тенденциям » в миниатюризации боеголовок , повышении точности и меньшей мощности ядерных боеголовок. [190] Это видно при оценке наиболее многочисленных физических пакетов в арсенале США, которыми в 1960-х годах были B28 и W31 , однако оба они быстро стали менее заметными с началом массового производства в 1970-х годах 50-кт W68 и 100-кт. W76 и в 1980-е годы с B61 . [191] Эта тенденция к миниатюризации, ставшая возможной благодаря достижениям в области инерциального наведения , точной GPS- навигации и т. д., была мотивирована множеством факторов, а именно желанием максимально использовать физику эквивалентной мегатоннажа, которую предлагала миниатюризация; освобождения места для размещения большего количества боеголовок РГЧ и ложных целей на каждой ракете. Наряду с желанием по-прежнему уничтожать защищенные цели, но при этом уменьшая серьезность побочных эффектов , наносимых соседним и потенциально дружественным странам. Что касается вероятности ядерной зимы, диапазон потенциального теплового излучения , вызывающего пожары, уже был уменьшен с миниатюризацией. Например, в самой популярной статье о ядерной зиме, статье TTAPS 1983 года, описывалась контрсиловая атака мощностью 3000 Мт на объекты межконтинентальных баллистических ракет , при этом каждая отдельная боеголовка имела энергию примерно в одну Мт; однако вскоре после публикации Майкл Альтфельд из Университета штата Мичиган и политолог Стивен Цимбала из Университета штата Пенсильвания заявили, что уже разработанные и развернутые на тот момент меньшие и более точные боеголовки (например, W76) вместе с меньшей высотой взрыва могли бы создать такую же противодействующую силу. удар, в общей сложности затрачено всего 3 Мт энергии. Они продолжают, что, если модели ядерной зимы окажутся репрезентативными для реальности, тогда произойдет гораздо меньшее климатическое охлаждение, даже если в списке целей существуют районы, подверженные огненным бурям , поскольку более низкие высоты взрыва, такие как надземные взрывы, также будут ограничивать дальность действия жгучие тепловые лучи из-за маскировки местности и теней, отбрасываемых зданиями, [192] а также временно поднимают гораздо более локализованные осадки по сравнению с воздушным взрывомвзрыватель – стандартный способ применения против незащищенных целей.
Эта логика аналогичным образом отражена в первоначально засекреченной оценке Межведомственной разведки 1984 года, которая предполагает, что планировщикам нацеливания просто придется учитывать горючесть цели, а также мощность, высоту взрыва, время и другие факторы, чтобы уменьшить количество дыма и защититься от потенциальной возможности взрыва. ядерная зима. [190] Таким образом, как следствие попытки ограничить опасность возгорания цели за счет уменьшения дальности теплового излучения с помощью взрывателей для поверхностных и подземных взрывов , это приведет к сценарию, в котором гораздо более концентрированные и, следовательно, более смертоносные локальные взрывы. осадки, которые образуются в результате поверхностного взрыва, в отличие от сравнительно слабых глобальных осадков, образующихся при взрывании ядерного оружия в режиме воздушного взрыва. [192] [199]
Альтфельд и Цимбала также утверждали, что вера в возможность ядерной зимы на самом деле сделает ядерную войну более вероятной, вопреки взглядам Сагана и других, поскольку она послужит еще одним стимулом следовать существующим тенденциям в направлении разработки более точных , и еще более низкая взрывная мощность — ядерное оружие. [197] Поскольку зимняя гипотеза предполагает, что замена тогдашнего стратегического ядерного оружия в многомегатонном диапазоне мощности на оружие взрывной мощности, близкое к тактическому ядерному оружию , такое как Robust Nuclear Earth Penetrator (RNEP), защитит от потенциальной ядерной зимы. С последними возможностями тогдашней, в основном еще концептуальной RNEP, на которую особо ссылается влиятельный аналитик ядерной войны Альберт Вольштеттер . [200] Тактическое ядерное оружие, находящееся на нижнем конце шкалы, имеет мощность, аналогичную мощности крупных обычных вооружений , и поэтому его часто рассматривают как «смазывающее различие между обычным и ядерным оружием», что делает перспективу его использования «облегченным» в конфликт. [201] [202]
В интервью 2000 года Михаилу Горбачеву (лидеру Советского Союза с 1985 по 1991 годы) ему было сделано следующее заявление: «В 1980-х годах вы предупреждали о беспрецедентной опасности ядерного оружия и предприняли очень смелые шаги, чтобы повернуть вспять гонка вооружений», на что Горбачев ответил: «Модели, созданные российскими и американскими учеными, показали, что ядерная война приведет к ядерной зиме, которая будет чрезвычайно разрушительной для всей жизни на Земле; знание этого было для нас большим стимулом, чтобы люди чести и нравственности, чтобы действовать в этой ситуации». [203]
Однако межведомственная разведывательная оценка США 1984 года выражает гораздо более скептический и осторожный подход, заявляя, что эта гипотеза не является научно убедительной. В докладе предсказывалось, что советская ядерная политика будет заключаться в сохранении своей стратегической ядерной позиции, например, в развертывании ракеты SS-18 с большой забрасываемой массой , и они просто попытаются использовать эту гипотезу в пропагандистских целях, например, для контроля над США. Часть гонки ядерных вооружений . Более того, далее он выражает убеждение, что, если бы советские чиновники действительно начали серьезно относиться к ядерной зиме, это, вероятно, заставило бы их требовать исключительно высоких стандартов научных доказательств для гипотезы, поскольку ее последствия подорвали бы их военную доктрину – уровень научных доказательств, которые, возможно, невозможно было бы получить без полевых экспериментов. [204] Неотредактированная часть документа заканчивается предположением, что существенное увеличение запасов продовольствия советской гражданской обороны может быть ранним индикатором того, что ядерная зима начинает влиять на мышление советских высших эшелонов. [190]
В 1985 году журнал Time отметил «подозрения некоторых западных ученых, что гипотеза ядерной зимы была выдвинута Москвой, чтобы дать антиядерным группам в США и Европе новые боеприпасы против наращивания вооружений Америкой». [205] В 1985 году Сенат США собрался, чтобы обсудить научные и политические аспекты ядерной зимы. Во время слушаний в Конгрессе влиятельный аналитик Леон Гуре представил доказательства того, что, возможно, Советы просто повторили западные сообщения, а не сделали уникальные выводы. Гурэ предположил, что советские исследования и обсуждения ядерной войны могут служить только советским политическим программам, а не отражать фактическое мнение советского руководства. [206]
В 1986 году в документе Оборонного ядерного агентства « Обновление советских исследований и использования ядерной зимы 1984–1986 годов» был обозначен минимальный вклад [общественного достояния] в исследования и использование советской пропагандой явления ядерной зимы. [207]
Есть некоторые сомнения относительно того, когда Советский Союз начал моделировать пожары и атмосферные последствия ядерной войны. Бывший офицер советской разведки Сергей Третьяков утверждал, что под руководством Юрия Андропова КГБ изобрел концепцию «ядерной зимы», чтобы остановить размещение натовских ракет « Першинг-2 » . Утверждается, что они распространили среди миротворческих групп, экологического движения и журнала « Амбио» дезинформацию, основанную на фальшивом «отчете о конце света» Академии наук СССР Георгия Голицына, Никиты Моисеева и Владимира Александрова о климатических последствиях ядерной войны. [208] Хотя общепризнано, что Советский Союз использовал гипотезу ядерной зимы в пропагандистских целях, [207] неотъемлемое утверждение Третьякова о том, что КГБ передавал дезинформацию в « Амбио» , журнал, в котором Пол Крутцен и Джон Биркс опубликовали в 1982 году статью «Сумерки в Полдень», по состоянию на 2009 год не подтверждено . [100] В интервью 2009 года, проведенном Архивом национальной безопасности , Виталий Николаевич Цигичко (старший аналитик Академии наук СССР и разработчик военных математических моделей) заявил, что советские военные аналитики обсуждали идею «ядерной зимы» за несколько лет до США. ученые, хотя они и не использовали этот точный термин. [209][update]
Был предложен ряд решений для смягчения потенциального вреда от ядерной зимы, если она окажется неизбежной. Проблема была атакована с обеих сторон; некоторые решения сосредоточены на предотвращении роста пожаров и, следовательно, на ограничении количества дыма, который в первую очередь достигает стратосферы, а другие сосредоточены на производстве продуктов питания при уменьшении солнечного света, исходя из предположения, что анализ наихудшего случая приведет к ядерной зиме. модели оказываются точными, и никаких других стратегий смягчения последствий не применяется.
В отчете 1967 года методы включали различные методы применения жидкого азота, сухого льда и воды для тушения ядерных пожаров. [210] В докладе рассматривались попытки остановить распространение пожаров путем создания противопожарных преград путем выбрасывания горючих материалов за пределы территории, возможно, даже с использованием ядерного оружия, а также использования профилактических ожогов для снижения опасности . Согласно отчету, одним из наиболее многообещающих исследованных методов было инициирование дождя в результате посева массовых огненных грозовых туч и других облаков, проходящих над развивающейся, а затем стабильной огненной бурей.
В книге «Накорми всех , несмотря ни на что» авторы, согласно предсказаниям наихудшего сценария ядерной зимы, представляют различные нетрадиционные возможности питания. К ним относятся бактерии, переваривающие природный газ, наиболее известным из которых является Mmethylococcus capsulatus , который в настоящее время используется в качестве корма в рыбоводстве ; [211] хлеб из коры , давний продукт голода , в котором использовалась съедобная внутренняя кора деревьев, и часть скандинавской истории во время Малого ледникового периода ; увеличение грибоводства или грибов, таких как опята , которые растут прямо на влажной древесине без солнечного света; [212] и варианты производства древесного или целлюлозного биотоплива , которое обычно уже создает съедобные сахара / ксилит из несъедобной целлюлозы в качестве промежуточного продукта перед заключительным этапом производства спирта. [213] [214] Один из авторов книги, инженер-механик Дэвид Денкенбергер, утверждает, что грибы теоретически могут кормить всех в течение трех лет. Морские водоросли, как и грибы, также могут расти в условиях низкой освещенности. Одуванчики и хвоя деревьев могут обеспечить витамин С, а бактерии — витамин Е. Более традиционные культуры, предназначенные для холодной погоды, такие как картофель, могут получать достаточно солнечного света на экваторе, чтобы оставаться жизнеспособными. [215]
Чтобы накормить часть цивилизации во время ядерной зимы, необходимо создать большие запасы продовольствия до этого события. Такие запасы следует размещать под землей, на возвышенностях и вблизи экватора, чтобы смягчить воздействие УФ-излучения и радиоактивных изотопов на больших высотах. Запасы также следует размещать рядом с населением, которое с наибольшей вероятностью переживет первоначальную катастрофу. Одним из соображений является то, кто будет спонсировать накопление запасов. «Может возникнуть несоответствие между теми, кто больше всего может спонсировать запасы (т.е. богатыми до катастрофы) и теми, кто больше всего может использовать запасы (сельская беднота до катастрофы)». [216] Минимальный годовой срок хранения пшеницы в мире составляет примерно 2 месяца. [217]
Несмотря на название «ядерная зима», ядерные события не являются обязательными для получения смоделированного климатического эффекта. [17] [31] В попытке найти быстрое и дешевое решение проблемы глобального потепления, прогнозируемого как минимум на 2 ˚C приземного потепления в результате удвоения уровней CO 2 в атмосфере, посредством управления солнечной радиацией (a форма климатической инженерии) основной эффект ядерной зимы рассматривается как потенциально обладающий потенциалом. Помимо более распространенного предложения о впрыске соединений серы в стратосферу , чтобы приблизиться к эффекту вулканической зимы, было предложено введение других химических веществ, таких как выброс определенного типа частиц сажи, для создания незначительных условий «ядерной зимы». Пол Крутцен и другие. [218] [219] В соответствии с пороговыми компьютерными моделями «ядерной зимы», [3] [14] если от одного до пяти тераграммов сажи, образовавшейся в результате огненной бури [30] , впрыскивается в нижнюю стратосферу, это моделируется посредством противодействия -парниковый эффект: нагревает стратосферу, но охлаждает нижнюю тропосферу и вызывает похолодание на 1,25 °C в течение двух-трех лет; и через 10 лет средние глобальные температуры все равно будут на 0,5 °C ниже, чем до выброса сажи. [14]
Климатические эффекты, аналогичные «ядерной зиме», последовали за историческими извержениями супервулканов , в результате которых сульфатные аэрозоли поднимались высоко в стратосферу, и это было известно как вулканическая зима . [223] Эффекты дыма в атмосфере (поглощение коротких волн) иногда называют «антипарниковым» эффектом, а сильным аналогом является туманная атмосфера Титана . Поллак, Тун и другие участвовали в разработке моделей климата Титана в конце 1980-х годов, одновременно с их ранними исследованиями ядерной зимы. [224]
Точно так же считается, что удары комет и астероидов на уровне вымирания вызвали ударные зимы из-за распыления огромного количества мелкой каменной пыли. Эта измельченная порода также может вызвать эффект «вулканической зимы», если содержащая сульфаты порода подвергнется удару и поднимется высоко в воздух, [225] и эффект «ядерной зимы», когда тепло более тяжелых выбросов горной породы воспламеняет региональные и возможно, даже глобальные лесные пожары. [226] [227]
Эта глобальная гипотеза «огненных бурь», первоначально поддержанная Венди Вольбах, Х. Джеем Мелошем и Оуэном Туном, предполагает, что в результате массивных ударных событий образовавшиеся небольшие фрагменты выброса размером с песчинку могут метеоритным образом вновь войти в атмосферу, образуя горячее покрывало глобального мусора высоко в воздухе, которое потенциально может раскалить все небо докрасна на несколько минут или часов, и при этом сжечь весь глобальный запас надземного углеродистого материала, включая тропические леса . [228] [229] Эта гипотеза предлагается как средство объяснения серьезности события мел-палеогенового вымирания, поскольку столкновение с Землей астероида шириной около 10 км , который ускорил вымирание, не считается достаточно энергичным, чтобы вызвать уровень вымирания только от выброса энергии первоначального удара.
Однако в последние годы (2003–2013 гг.) глобальная огненная зима подвергалась сомнению Клэр Белчер, [228] [230] [231] Тамарой Голдин [232] [233] [234] и Мелошем, которые первоначально поддерживали гипотеза, [235] [236] с этой переоценкой, названной Белчером «дебатами об огненной буре мелового и палеогенового периода». [228]
_-_Meteorite.gif/1280px-Meteoroid_-_Meteor_(Bolide)_-_Meteorite.gif)
Вопросы, поднятые этими учеными в ходе дебатов, заключаются в том, что количество сажи в отложениях рядом со слоем мелкозернистой , богатой иридием астероидной пыли воспринимается как низкое , если количество возвращающихся выбросов было совершенно глобальным, покрывая атмосферу, и если это так , продолжительность и профиль нагрева при входе в атмосферу, был ли это сильный тепловой импульс тепла или более продолжительный и, следовательно, более зажигательный « печной » нагрев, [235] и, наконец, насколько велик «эффект самозащиты» от Первая волна уже остывших метеоров в полете в темноте способствовала уменьшению общего тепла, испытываемого на земле от более поздних волн метеоров. [228]
Частично из-за того, что меловой период был эрой с высоким содержанием кислорода в атмосфере , с концентрациями выше современных, Оуэн Тун и др. в 2013 году критиковали переоценку гипотезы. [229]
Трудно успешно определить процентную долю сажи в геологической летописи отложений этого периода от живых растений и ископаемого топлива, присутствующих в то время, [237] почти так же, как доля материала, воспламенившегося непосредственно в результате удара метеорита, равна сложно определить.
изменения окружающей среды, вызванные дымом от огненных бурь.
+ потребовалось бы 220 В-29, несущих 1200 тонн зажигательных бомб, 400 тонн фугасных бомб и 500 тонн противопехотных осколочных бомб, если бы использовалось обычное оружие, а не атомная бомба. Чтобы приблизительно оценить ущерб и потери в Нагасаки, потребовалось бы сто двадцать пять B-29, несущих 1200 тонн бомб. Эта оценка предполагала бомбардировку в условиях, аналогичных тем, которые существовали при сбросе атомных бомб, и точность бомбометания, равную средней, достигнутой Двадцатой воздушной армией за последние 3 месяца войны.
Крутцен, конечно, знал о работе Хэмпсона, а также получил от Хэмпсона корреспонденцию примерно в 1980 году. У него сложилось впечатление, что ядерные взрывы над стратосферой, вероятно, не приведут к образованию оксидов азота на достаточно низкой высоте, чтобы разрушить большое количество озона.
{{cite web}}: CS1 maint: others (link)высвобождать частицы сажи, создавая незначительные условия «ядерной зимы»
Помимо инъекций серы, предлагалось вводить в стратосферу некоторые другие химические вещества. Например, выброс частиц сажи в результате ядерного конфликта изучался в сценариях «ядерной зимы»... (стр. 87).