Ядерная зима. Что будет, когда нас не будет? - Вернер Гейзенберг

Воздействие выброса сажи на окружающую среду

Рисунок 3а показывает средние глобальные изменения осадков и температуры как функцию выброса сажи, которые были посчитаны с помощью последней версии главной климатической модели США[92].

Относительно небольшого количества сажи в размере 5 Tg, которое могло бы быть получено в результате обмена ударами между Индией и Пакистаном, было бы достаточно для получения таких низких температур, которые Земля пережила в последние 1000 лет — ниже, чем в период постсредневекового Малого ледникового периода, или в 1816 году, в так называемый Год без лета. При 75 Tg сажи, а это менее половины того, что мы прогнозируем в гипотетическом СНП-конфликте, температура будет такая же, как во время последнего полного Ледникового периода, а глобальные осадки в среднем сократятся более чем на 25 %. С помощью расчетов, проведенных в 1980-х годах, уже было предсказано довольно большое охлаждение в результате выброса 150Tg. Наши новые результаты, однако, показывают, что сажа поднимается на гораздо большую высоту, чем предполагалось ранее — в действительности, значительно выше высот, которые исследовали модели, используемые в 1980-х. В результате, время, необходимое для того, чтобы масса сажи уменьшилась в e раз, составляет около пяти лет в нашей модели, в отличие от примерно одного года, как предполагалось в 1980-х. Это увеличенное время жизни сажи делает изменение климата более драматичным и более стабильным.

Рисунок 3. Изменение климата из-за сажи

а) Изменение в среднем глобальных осадков и температуры в зависимости от выбросов сажи

b) Изменение потока энергии у поверхности Земли как функция выбросов сажи. На обоих графиках точки, соединенные прямыми линиями, соответствуют 1, 5, 50 и 150 тераграммам сажи

Изменения температуры, представленные на рис. 3а, будут оказывать большое воздействие на сельское хозяйство в средних и высоких широтах. Изменение режима осадков, с другой стороны, будет иметь наибольшее влияние в тропиках[93]. Даже 5 Tg выбросов сажи привело бы к 40 % сокращению осадков в Азиатском регионе муссонов. Южная Америка и Африка увидели бы большое уменьшение количества осадков в результате конвекции в восходящих потоках циркуляции Хэдли, являющейся основной глобальной меридиональной ветровой системой, связывающей тропики и субтропики. Изменения в динамике циркуляции Хэдли могут вообще повлиять на климат в глобальном масштабе.

Дополнением к изменению температуры является воздействие радиации, изменение потока энергии. Рисунок 3b показывает, как ядерная сажа изменяет воздействие солнечной радиации на поверхность Земли, и сравнивает эти эффекты с двумя хорошо известными явлениями: с потеплением, связанным с парниковыми газами, и извержением вулкана Пинатубо (Mount Pinatubo) в 1991 году, крупнейшим в XX веке. Со времени промышленной революции парниковые газы привели к увеличению потока энергии на 2,5 Вт/м2. В результате извержения вулкана Пинатубо максимальное изменение потока энергии кратковременно достигало около -4 Вт/м2 (знак минус означает, что поток уменьшился). Одним из выводов по рисунку является факт, что даже региональная война между Индией и Пакистаном может вызвать изменения климата в гораздо большей степени, чем в результате воздействия парниковых газов, которые являются предметом больших опасений по части изменения климата в обозримом будущем.

Конечно, продолжительности воздействий различны: радиационное воздействие ядерного оружия, вызывающего выброс сажи, может сохраняться в течение десятка лет. Что же касается парниковых газов, то, как ожидается, это может продлиться в течение столетия или даже больше, оставляя время для реагирования климатической системы на эти воздействия. Таким образом, несмотря на то, что температуры Ледникового периода (рис. 3) могли бы привести к увеличению морских льдов и континентального снега, этот фактор, вероятно, не будет достаточно стойким для того, чтобы вызвать глобальное нарастание ледниковых покровов.

Сельское хозяйство зависит от продолжительности вегетационного периода, температуры во время вегетационного периода, уровня освещенности, осадков и других факторов. В 1980-е годы были проведены систематические исследования изменений в сельском хозяйстве, ожидаемые в результате ядерной войны, но такие исследования были выполнены без использования современных климатических моделей. Рисунок 4 представляет результаты наших расчетов по снижению продолжительности вегетационного периода, т. е. времени между температурами замерзания, на второе лето после выброса сажи в результате ядерного конфликта. Даже 5 Tg выброшенной сажи сокращает вегетационный период до кратчайших сроков, наблюдавшихся на Среднем Западе США в районах выращивания кукурузы. В результате ранее проведенных исследований последствий полномасштабного ядерного конфликта известно следующее: «Что можно сказать с уверенностью… это то, что человеческая популяция на Земле имеет гораздо большую уязвимость по отношению к косвенным последствиям ядерной войны [в том числе ущерб для сельского хозяйства, транспорта, энергетики, медицины, политической и социальной инфраструктуры], особенно опосредованное воздействие на производство продовольствия и доступность продуктов питания, чем прямые последствия самой ядерной войны». И как следствие, «косвенное воздействие может привести к потере от одного до нескольких миллиардов человек».

Так как сажа, связанная с обменом ядерными ударами, выбрасывается в верхние слои атмосферы, стратосфера нагревается и происходит нарушение стратосферной циркуляции. В результате воздействия 5Tg сажи, вызванной региональными конфликтами, температура в стратосфере будет оставаться повышенной на 30 °C после четырех лет. Результирующая температура и циркуляционная аномалия приведут к сокращению столбов озона на 20 % по всему миру, 25–45 % в средних широтах и 50–70 % в высоких северных широтах, в течение 5 лет с существенными потерями, сохраняющимися еще на пять лет[94]. Расчеты 1980-х годов в целом не рассматривают такие последствия или механизмы, которые вызывают их. Скорее, они фокусировались на оценке прямого впрыска оксидов азота из огненного шара в результате применения ядерного оружия большой мощности, которое теперь уже не находится в развернутом состоянии. Глобальные модели лишь недавно стали способны выполнять сложные расчеты химических процессов в атмосфере, необходимые для детального разграничения механизмов, разрушающих озон. Действительно, моделирование потери озона в результате СНП-конфликта до сих пор не проводилось.

Политические последствия

Рисунок 4. Уменьшенный период вегетации.

Сокращение продолжительности вегетационного периода в штате Айова и Украине на второе лето после ядерной атаки в зависимости от выбросов сажи. Зеленая полоса показывает изменчивость вегетационного периода для штатов кукурузного пояса Айова, Иллинойс, Индиана и Огайо в 1990-е год. Точки, соединенные линиями, соответсвуют 1,5, 50 и 150 траграммам сажи.