Hogyan alakíthatná át egy kis atomháború az egész bolygót

Alexandra Witze

A szerző keresése itt:

India 2013-ban teszteli Agni-5 rakétáját, amely képes nukleáris robbanófejek szállítására. Hitel: Pallava Bagla/Corbis a Getty útján

Az egész 2025-ben kezdődik, mivel India és Pakisztán között feszültség fokozódik a vitatott Kasmír régió felett. Amikor egy terrorista támadás indiai helyszínen támad, az ország tankokat küld a pakisztáni határon. A betolakodó hadsereg elleni erőfeszítésként Pakisztán több kis atombomba felrobbantása mellett dönt.

Másnap India elindítja saját atomrobbantásait, és napokon belül a nemzetek több tucat katonai célpontot, majd több száz várost bombázni kezdenek. Emberek tízmilliói halnak meg a robbanásokban.

Ez a szörnyű forgatókönyv csak a kezdet. Az elégetett városok füstje magasan emelkedik a légkörbe, és a napsugarakat elzáró koromtakaróba burkolja a bolygót. A bolygó mély hidegbe zuhan. Évekig Kaliforniai Kínáig hervadnak a növények. Éhínség támad a világ minden tájáról.

A lehetséges jövőnek ez a komor elképzelése a legújabb tanulmányokból származik arról, hogy az atomháború hogyan változtathatja meg a világ éghajlatát. A „nukleáris tél” hosszú ideje tartó munkájára építenek - súlyos globális lehűlésre, amely a kutatók szerint egy nagy nukleáris háborút követ, például bombák ezreit repülve az Egyesült Államok és Oroszország között. De sokkal kisebb nukleáris konfliktusoknak, amelyek nagyobb eséllyel fordulnak elő, szintén pusztító hatásai lehetnek szerte a világon.

A héten a kutatók arról számoltak be, hogy egy India – Pakisztán nukleáris háború több tucat országban meghiúsíthatja a növényeket - pusztító élelmiszer-ellátást jelent több mint egymilliárd ember számára 1. Más kutatások azt mutatják, hogy a nukleáris tél drámai módon megváltoztatja az óceánok kémiáját, és valószínűleg megsemmisíti a korallzátonyokat és más tengeri ökoszisztémákat 2. Ezek az eredmények az eddigi legátfogóbb erőfeszítésekből fakadnak, hogy megértsék, milyen hatással lehet az atomkonfliktus az egész Föld rendszerére, az óceántól kezdve a légkörig, a szárazföldi és a tengeri lényekig.

A tudósok meg akarják érteni ezeket a kérdéseket, mert a nukleáris fenyegetés növekszik. Észak-Koreától Iránig a nemzetek építik nukleáris képességeiket. Néhányan, köztük az Egyesült Államok, kivonulnak a fegyverzet-ellenőrzési erőfeszítésekből. A nukleáris konfliktus lehetséges környezeti következményeinek ismerete segíthet a döntéshozóknak a fenyegetés felmérésében - mondja Seth Baum, a New York-i Globális Katasztrófakockázati Intézet ügyvezető igazgatója, aki tanulmányozta az atomtél kiváltásának kockázatát. "A rossz módok részleteinek ismertetése hasznos az informatív döntések elősegítésében" - mondja.

Hidegháborús előrejelzések

A nukleáris-téli tanulmányok a hidegháború idején merültek fel, amikor az Egyesült Államok és a Szovjetunió tízezernyi nukleáris robbanófejet halmozott fel az összes támadásra készülve. A vezetők haragos retorikája által riasztva a tudósok az 1980-as években elkezdtek szimulációkat folytatni arról, hogy miként változtathatja meg a nukleáris háború a bolygót a robbanások 3, 4 okozta kezdeti szörnyű halála után. A kutatók, köztük az amerikai bolygótudós és kommunikátor, Carl Sagan leírták, hogy az égetett városok füstje elzárja a napfényt, és a bolygó nagy részét hónapokig tartó mély fagyba süllyeszti, akár nyáron is 4. Későbbi tanulmányok enyhítették az előrejelzéseket, kissé kevésbé drámai lehűlést találtak 5. Mikail Gorbacsov szovjet vezető mégis az atomtélet nevezte meg olyan tényezőként, amelyek arra késztették, hogy dolgozzon az ország nukleáris arzenáljának lehívásában.

Miután a Szovjetunió 1991-ben összeomlott, a világ nukleáris fegyverkészlete tovább csökkent. De mivel sok ezer robbanófej még mindig létezik, és mivel egyre több nemzet válik nukleáris hatalommá, egyes kutatók azzal érveltek, hogy az atomháború - és az atomtél - továbbra is fenyegetést jelent. Áttértek a nukleáris háborúk következményeinek tanulmányozására, amelyek kisebbek lennének, mint egy teljes USA-szovjet megsemmisítés.

George Bush amerikai elnök és Mihail Gorbacsev szovjet elnök 1991. július 31-én ünneplik a stratégiai fegyvercsökkentési szerződés aláírását. Hitel: Peter Turnley/Corbis/VCG a Getty útján

Ez magában foglalja az indiai – pakisztáni háború lehetőségét - mondja Brian Toon, a Colorado Boulder Egyetem légköri fizikusa, aki Sagan hallgatója óta atom-téli tanulmányokkal foglalkozik. Mindkét országnak körülbelül 150 nukleáris robbanófeje van, és mindkettőt jelentős beruházások hajtják végre a vitatott kasmíri határvidéken, ahol tavaly egy öngyilkos merénylő indiai csapatok tucatjait ölte meg. "Bizonytalan helyzet" - mondja Toon.

India és Pakisztán egyaránt tesztelt nukleáris fegyvereket 1998-ban, rámutatva az egyre növekvő geopolitikai feszültségekre. A 2000-es évek közepére Toon olyan forgatókönyvet dolgozott ki, amelyben az országok 100 Hirosima méretű atombombát indítottak el, és mintegy 21 millió ember halálát okozta. Kapcsolatban állt Alan Robock-tal, a New Jersey-i New Brunswick-i Rutgers Egyetem légköri tudósával, aki azt vizsgálja, hogy a vulkánkitörések miként hűsítik az éghajlatot ugyanúgy, mint egy atomtél. A NASA fejlett klímamodelljének felhasználásával a tudósok kiszámolták, hogy az égetett városokból felszálló korom hogyan kering majd a bolygón. A sötét, hideg földgömbön a mezőgazdasági növények fogynak.

A témában megjelent publikációk sora után Robock, Toon és munkatársaik igyekeztek finanszírozást találni a kutatás folytatásához. Végül 2017-ben csaknem 3 millió USD értékben kaptak támogatást a San Francisco-i magánfinanszírozású Open Philanthropy Project projektből, amely globális katasztrófakockázatok kutatását támogatja.

A cél az atomtél minden lépésének elemzése volt - a kezdeti tűzvihartól és füstjének terjedésétől kezdve a mezőgazdasági és gazdasági hatásokig. "Ezeket a darabokat először állítottuk össze" - mondja Robock.

A csoport több forgatókönyvet is megvizsgált. Ezek a világ nukleáris arzenáljának nagy részét érintő USA – Oroszország háborúig terjednek, amely 150 millió tonna koromot emelne a légkörbe, egészen a 100 harcos India – Pakisztán konfliktusig, amely 5 millió tonna koromot generálna 6. A korom kiderül, hogy kulcsfontosságú tényező abban, hogy egy atomtél mennyire rosszabbá válna; három évvel a bombák felrobbanása után a globális hőmérséklet az első forgatókönyv szerint több mint 10 ° C-kal esett vissza - több, mint az utolsó jégkorszak hűlése -, a másodikban azonban valamivel több, mint 1 ° C.

Robock és munkatársaik hamarosan a brit Columbia (Kanada) 2017-ben bekövetkezett nagy tűzeseteinek megfigyelései alapján becsülték meg, hogy az égő városok füstje mennyire emelkedik a légkörbe 7. A tűzvészek során a napfény felmelegítette a füstöt, és magasabbra emelkedett, és tovább tartott a légkörben, mint amire a tudósok egyébként számíthatnak. Robock szerint ugyanez a jelenség történhet egy atomháború után is.

Raymond Jeanloz, a kaliforniai Berkeley Egyetem geofizikusa és atomfegyver-politikai szakértője szerint az ilyen becslések beépítése döntő lépés annak megértésében, hogy mi történne egy nukleáris tél során. "Ez nagyszerű módja a modellek összehasonlításának" - mondja.

Az óriási tûzekkel való összehasonlítás szintén segíthet a lehetséges hatások mértékérõl szóló vita megoldásában. Az új-mexikói Los Alamos Nemzeti Laboratórium egyik csapata azt állítja, hogy Robock csoportja túlbecsülte, hogy mennyi koromégető város termelne, és mennyire emelkedne a füst 8 .

A Los Alamos csoport saját modelljeivel szimulálta India és Pakisztán éghajlati hatásait, amelyek 100 Hirosima méretű bombát indítottak. A tudósok azt találták, hogy sokkal kevesebb füst kerülne a felső légkörbe, mint amennyit Toon és Robock jelentett. Mivel kevesebb korom sötétíti az eget, a Los Alamos csapata sokkal enyhébb éghajlati változást számított - és nem volt nukleáris tél.

A pakisztáni Iszlámábádban egy 2005-ös felvonuláson egy teherautó egy Shaheen II hosszú hatótávolságú rakétát hordoz, amelyet nukleáris robbanófejjel lehet felfegyverezni. Hitel: Farooq Naeem/AFP a Getty-n keresztül

A csoportok közötti különbség abból áll, hogy hogyan szimulálják a tűzvihar által elfogyasztott tüzelőanyag mennyiségét, és hogyan alakul ez az üzemanyag füstdé. "Miután egy atomfegyver elindult, a dolgok rendkívül összetettek" - mondja Jon Reisner, a Los Alamos csapatát vezető fizikus. „Képesek vagyunk a forrás modellezésére, és megértjük az égési folyamatot is. Szerintem jobban megérezzük, hogy mekkora korom keletkezhet. ” Reisner most a kanadai tûzeket is tanulmányozza, hogy modelljei mennyire képesek reprodukálni, mennyi füst jut a légkörbe egy égõ erdõbõl.

Robock és munkatársai a tit-for-tat napló válaszaiban lőttek vissza 9. Többek között azt mondják, hogy a Los Alamos-csapat inkább a zöldebb területek égését szimulálta, mint egy sűrűn lakott várost.

Sötét tengerek

Amíg ez a vita dühöng, Robock csoportja közzétette az eredményeket, amelyek a nukleáris robbantások sokféle hatását mutatják be.

Ez magában foglalja az óceánra gyakorolt hatások vizsgálatát, ezt először tették meg - mondja Nicole Lovenduski, a csapat tagja, a Colorado Boulder Egyetem óceánkutatója. Amikor Toon először megkereste, hogy dolgozzon a projekten, azt mondja: "Azt hittem," ez biztosan komor témának tűnik ". De érdekelte, hogy miként alakulhat a kutatás. Általában azt vizsgálja, hogyan változnak az óceánok egy fokozatosan felmelegedő világban, nem pedig a nukleáris tél gyors lehűlését.

Lovenduski és munkatársai vezető klímamodellt alkalmaztak az USA – Oroszország háborús forgatókönyv tesztelésére. "Ez a kalapácsos eset, amelyben az egész Föld-rendszert kalapálja" - mondja. A nukleáris háború után egy-két év múlva megállapította, hogy a globális lehűlés hatással lesz az óceánok szénelnyelő képességére, ami a pH-juk egekbe szökik. Ez ellentétes azzal, ami ma történik, mivel az óceánok felszívják a légköri szén-dioxidot, és a vizek savasabbá válnak.

Azt is tanulmányozta, hogy mi lesz az aragonittal, a tengervíz ásványával, amelyre a tengeri élőlényeknek kagylót kell építeniük maguk körül. A nukleáris konfliktus után két-öt év múlva a hideg sötét óceánok kevesebb aragonitot tartalmaznak, ami veszélybe sodorja az organizmusokat. .

A szimulációkban az aragonit legnagyobb változása a korallzátonyok otthonaival rendelkező régiókban történt, például a Csendes-óceán délnyugati részén és a Karib-tengeren. Ez azt sugallja, hogy a korallzátonyok ökoszisztémái, amelyeket már a melegítő és savasító vizek okoznak stressznek kitéve, különösen erősen megsérülhetnek egy atomtélen. "Ezek olyan változások az óceán rendszerében, amelyeket korábban senki sem gondolt igazán" - mondja Lovenduski.

És nem csak ezek okozzák az óceánt. A nukleáris háború néhány éven belül egy „Nukleáris Niño” felborítja a Csendes-óceánt - mondja Joshua Coupe, a Rutgers végzős hallgatója. Ez az El Niño néven ismert jelenség turbófeltöltős változata. Az Egyesült Államok – Oroszország nukleáris háború esetén a sötét ég a kereskedelmi szelek megfordulását és a víz összegyűjtését eredményezi a Csendes-óceán keleti részén. Mint egy El Niño idején, az aszályok és a heves esőzések akár hét évig is sújthatják a világ számos pontját - jelentette a Coupe tavaly decemberben az Amerikai Geofizikai Unió ülésén.

Az óceánokon túl a kutatócsoport nagy hatással volt a szárazföldi növényekre és az élelmiszerellátásra. Jonas Jägermeyr, a NASA New York-i Goddard Űrkutatási Intézetének élelmezésbiztonsági kutatója hat vezető növénymodell segítségével értékelte, hogyan reagálna a mezőgazdaság az atomtélre. Még a viszonylag kicsi India – Pakisztán háborúnak is katasztrofális következményei lennének a világ többi részén - számolt be kollégáival a héten a A Nemzeti Tudományos Akadémia közleményei 1. Öt év alatt a kukorica (kukorica) termelése 13% -kal, a búzatermelés 11% -kal, a szójabab-termelés pedig 17% -kal csökken .

A legsúlyosabb hatás a közepes szélességi fokokon következne be, ideértve a kenyérkosár-területeket, mint például az Egyesült Államok középnyugati része és Ukrajna. A gabonatartalék egy-két év múlva megszűnik. A legtöbb ország képtelen lenne élelmiszereket importálni más régiókból, mert ők is terméshiányokat szenvednének el, mondja Jägermeyr. Ez az eddigi legrészletesebb áttekintés arról, hogy a nukleáris háború következményei hogyan befolyásolják az élelmiszerellátást - mondja. A kutatók nem kifejezetten kiszámolták, hány ember éhen hal, hanem azt mondják, hogy az ezt követő éhínség rosszabb lenne, mint a dokumentált történelemben.

A gazdák válaszul kukoricát, búzát és szójababot ültethetnek a földgömb olyan részeibe, amelyeket valószínűleg kevésbé érint a nukleáris tél - mondja Deepak Ray, a St Pauli Minnesotai Egyetem élelmezésbiztonsági kutatója. Az ilyen változások elősegíthetik az élelmiszer-sokk pufferelését - de csak részben. A lényeg továbbra is az, hogy a világ nukleáris arzenáljának kevesebb mint 1% -át érintő háború szétzúzhatja a bolygó élelmiszer-készletét.

„A meglepő megállapítás - mondja Jägermeyr -„ még egy kis háborús forgatókönyvnek is pusztító globális következményei vannak ”.

Természet 579, 485-487 (2020)