tanken på kärnvapenkrig kan framkalla bilder av hotande svampmoln, anka-och täckborrar eller lokal strålningsfall. Dessa omedelbara effekter är skrämmande, men forskare säger att nedfallet av ett kärnvapenkrig sannolikt skulle vara långt bortom de första explosionerna.
i ett nytt papper i Journal of Geophysical Research: Atmospheres beskriver forskare ett decennium av förstörelse efter ett kärnvapenkrig mellan USA och Ryssland. Rök från smoldering städer beräknas ta sig till stratosfären, där det kommer att utlösa en kärnvinter.teamet använde nya klimatmodeller för att approximera hur länge—och hur svår—kärnvintern kan vara om Ryssland och USA engagerar sig i kärnkonflikt. De uppskattar att en decennielång vinter kan dröja kvar efter explosionerna och orsaka kaos på temperaturer, solljus och nederbörd över hela världen.
ett mörkt decennium av vintern
om kärnvapenkrig bröt ut mellan USA och Ryssland, skulle de globala konsekvenserna sträcka sig bortom politiken och utlösa stora klimattrauma—specifikt en kärnvinter. En kärnvinter skulle inträffa i efterdyningarna av kärnvapensprängningar i städer; rök skulle effektivt blockera solljus och orsaka underfrysningstemperaturer för att uppsluka världen.
för att väga intensiteten i ett kärnvapenkrig mellan två välbeväpnade nationer ansåg laget de nuvarande arsenalerna i de två länderna. De noterade att viktiga storstadsområden—till exempel befolkningscentra eller städer med strategiskt värde-sannolikt skulle riktas. Och om dessa städer drabbades skulle allt troligen brinna.
” även asfalt kan brinna vid de temperaturer som dessa bomber kommer till”, säger Joshua Coupe, en atmosfärisk doktorand vid Rutgers University. Han sade att dessa stadsbränder skulle bränna allt i sikte, producerar ” en mycket smutsig, sotig, rök.”
denna sot, eller svart kol, är nyckelfaktorn för att producera en kärnvinter. ”Det som är viktigt med svart kol är att det absorberar strålning mycket, mycket effektivt”, säger Coupe. Han förklarade att det loftade svarta kolet absorberar strålning och värmer upp och ”luften som omger det blir väldigt flytande och det kan lyfta in i stratosfären.”
om det svarta kolet stannade i troposfären, kunde det så småningom avlägsnas genom Nederbörd, men Coupe sa att när svart kol är i stratosfären kan det vara i åratal och utlösa ett långsiktigt globalt klimatrespons.
det finns andra icke-nukleära händelser som kan utlösa aerosolutsläpp i stratosfären, inklusive vulkanutbrott och bränder, men Coupe noterade att varken ger samma effekter som sot som släpptes som ett resultat av kärnvapenkrig.”vulkaner producerar sulfat aerosoler som inte absorberar mycket strålning”, sa han och ”eftersom de inte absorberar så mycket är deras livstid någonstans mellan 1 och 2 år.”Jämförelsevis sa han att deras forskning visar att kärnproducerad sot varar upp till ett decennium.
Wildfire sot kan också nå stratosfären, men Coupe noterade att bränder producerar svart kol i mycket mindre skala än vad som skulle bero på dedikerade kärnvapenattacker på städer. Forskarna säger till exempel att en skogsbrand 2017 i British Columbia injicerade några tiondelar av ett teragram av svart kol i stratosfären (1 teragram är 1 miljard kilo). Däremot uppskattade de att ett kärnvapenkrig skulle spränga 180 teragram sot i atmosfären.
Klimatmodellering svart kol
teamet använde klimatmodellering för att förutsäga vad som kan hända med jorden efter tillströmningen av en enorm mängd svart kol i stratosfären.
Coupe sa att deras hela Atmosfärssamhällets klimatmodell version 4 (WACCM4) har en mycket högre upplösning än den som hittades i tidigare studier, vilket gör att forskarna kan lägga till mer detaljer i förutsägelser. Specifikt tillät WACCM4 laget att nå högre höjder, in i stratosfären-ett viktigt steg för att fånga lofting soteffekter, säger Coupe.teamet använde också en aerosolmodul som heter Community Aerosol and Radiation Model for Atmospheres (CARMA) för att bättre representera hur luftburna partiklar kan växa och hålla ihop. Coupe sa att använda CARMA tillät laget att behandla aerosolpartiklarna mer realistiskt.
de fann att efter simulerade kärnblästringar var nästan hela norra halvklotet uppslukad i stratosfärisk sot inom den första veckan. På 2 veckor hade sot invaderat södra halvklotet.
”det är kraften i svart kol”, säger Coupe. ”Det lofts mycket högt mycket snabbt och det sprider sig mycket, mycket snabbt.”
forskarna tittade på förändringar i globala medeltemperaturer, strålning och nederbörd under en 15-årsperiod efter ett kärnvapenkrig. Coupe sa att deras resultat kan sammanfattas i ett ord: grim.
” vår forskning visar att i detta kärnvapenkrigscenario i USA/Ryssland skulle kärnvinter hända”, sa han och tillade att modellerna visar en nästan 10 cc minskning av den globala medeltemperaturen, extrema förändringar i nederbörd och en 90% minskning av växtsäsongen över många delar av midlatituderna.
För att sätta saker i perspektiv sa Coupe att temperaturförändringen från preindustriella tider till idag var bara 1 kg C. ”Men i kärnvintern närmar den sig 10 kg C under klimatologiska medelvärdet efter 2 eller 3 år.”
solstrålning, viktig inte bara för yttemperaturer utan också för fotosyntes, sjunker fällt. Inom de första åren av en kärnvinter, ”finns det cirka 75% minskning av ytstrålning-vilket är väsentligt”, säger Coupe.
Nederbördshastigheter går inte bättre, och globala medelvärden sjunker cirka 58% efter sotinjektion i stratosfären. Mönster av nederbörd skiftade också, inklusive försvagning eller försvinnande av monsuner och ny nederbörd över ökenregioner.
värsta scenariot
vad som exakt händer under en kärnvinter är ett komplext scenario, säger Jon Reisner, en numerisk Modellerare vid Los Alamos National Laboratory. Reisner var inte inblandad i studien men undersöker hur kärnvapen kan påverka det globala klimatet.
”påverkan på klimatet från en kärnvapenutbyte är fortfarande en olöst fråga,” sade Reisner. Han tillade att forskarnas förutsägelser tycktes vara på den övre änden av spektrumet för global kylning. ”De antar det värsta, värsta fallet,” sa Reisner.Reisner sa att han tror att forskarna ”överdriver hur mycket sot som produceras från bränder” och noterade att sot som produceras från stadsbränder inte är väl förstått. ”Den stora frågan Är: Vad är den faktiska bränslebelastningen?”Han noterade intensiteten och varaktigheten av en brand kan också påverka sotproduktionen.även om han tycker att mer arbete måste göras för att bättre definiera globala klimateffekter, noterade Reisner ”i slutet av dagen kommer de direkta effekterna att vara betydande—Du kan inte bagatellisera dem.”
en kärnvapenkonflikt mellan USA och Ryssland når långt bortom de två krigande nationerna, säger Coupe. ”Det finns allvarliga konsekvenser om kärnvapen användes, inte bara för berörda länder utan för resten av världen.”
Coupe hoppas att deras studie kommer att hjälpa till att informera regeringar och militären i sin riskbedömning av att använda kärnvapen. ”Besluten mellan generaler kan påverka hela världen i flera år”, sa han.
—Sarah Derouin (@Sarah_Derouin), frilansjournalist