Группа ученых в составе Ананта Ранжиткумара, Натана Мейна, Энтони К. Джонса, изучив геополитическую напряженность в Восточной Европе, подчеркивает неотложность решения возникших проблем климатических и радиологических последствий в результате региональной ядерной войны.
Используя модель земной системы, мы моделируем гипотетический ядерный конфликт на границе Украины и России, в результате которого в стратосферу выбрасывается 5 тераграммов (Тг; 5 миллионов тонн) черного углерода (ЧУ), основного фактора, определяющего климатический отклик после взрыва. Мы принимаем сценарий выбросов 5 Тг ЧУ после взрыва, поскольку это широко моделируемый сценарий для «ограниченного» регионального ядерного конфликта (как правило, Индия-Пакистан), что позволяет напрямую сравнивать его с предыдущими исследованиями.
Длительное время жизни стратосферного черного углерода вызывает нарушение климата в полушариях:
северное полушарие охлаждается примерно на 1 градус в год, с аномалиями в −5 градусов в России и −4 градуса в США;
солнечная радиация на поверхности снижается примерно на 30 Вт/м² над США;
количество осадков уменьшается примерно на 40% на сельскохозяйственных угодьях средних широт.
стратосферное потепление изменяет субтропические и полярные струйные течения, смещая межтропическую зону конвергенции примерно на 2–6° градуса к югу, что задерживает восстановление климата примерно на 6 лет.
долгоживущие радионуклиды, переносимые с черным углеродом, рассеиваются по всему миру, при этом около 40% оседают в Южном полушарии.
Эти результаты подчеркивают важность снижения ядерного риска и обеспечивают надежный ориентир для оценки продовольственной безопасности и гуманитарных последствий.
Геополитическая напряженность во всем мире выдвигает на первый план перспективу ядерной войны и ее глобальных последствий. Ранние исследования 1980-х годов предупреждали, что дым от горящих городов и огненных бурь, вызванных ядерным взрывом, может блокировать солнечный свет и погрузить поверхность Земли во тьму и холод — "ядерную зиму".
Последующие исследования подтвердили эти выводы и подчеркнули потенциал долгосрочного сельскохозяйственного коллапса и серьезной глобальной продовольственной нестабильности.
Центральное место во всех моделях сценариев ядерной зимы занимает роль аэрозольных частиц черного углерода (ЧУ), поднимаемых в стратосферу ядерными огненными бурями и последующими пожарами через несколько дней после детонации.
ЧУ эффективно поглощает солнечное излучение, нагревая окружающий воздух и поднимая облако дыма выше в стратосферу, тем самым продлевая время пребывания этих аэрозольных частиц, что приводит к устойчивым климатическим аномалиям в течение многих лет.
Кроме климатических возмущений, вызванных стратосферным сажей, ядерный конфликт также создаст серьезные радиологические опасности из-за образования и распространения радиоактивных осадков. Хотя физические процессы, управляющие краткосрочным распространением радиоактивных осадко1 и долгосрочным атмосферным переносом, различаются, они связаны взаимодействием ядерных взрывов, городских пожаров и циркуляции, обусловленной аэрозолями.
Известно, что радионуклиды, высвобождаемые во время ядерных взрывов, эффективно прикрепляются к аэрозольным частицам, как показали наблюдения после крупных ядерных аварий, таких как Фукусима.
В сочетании с атмосферным переносом и длительным временем пребывания сажи это создает путь для широкомасштабного глобального перераспределения радиоактивных материалов.
Несмотря на значительный объем исследований климатических последствий ядерной войны, остаются важные пробелы, специфичные для конкретных сценариев. Предыдущие исследования в основном рассматривали полномасштабный ядерный конфликт между сверхдержавами (США и Россия), в результате которого в стратосферу было выброшено около 150 миллионов тонн (или 150 тераграммов (Тг)) черного углерода, или региональные войны в Южной Азии (Индия и Пакистан), в результате которых в стратосферу было выброшено 5–50 Тг черного углерода.
В этом контексте изучение радиационных осадков наряду с климатическими изменениями позволяет провести более полную и физически обоснованную оценку взаимосвязанных опасностей, возникающих в результате ядерного конфликта в регионе, чего ранее не делалось, несмотря на существующие ядерные риски в регионе. Этот регион имеет плотные городско-промышленные центры и критическую инфраструктуру, и ядерный конфликт там может привести к образованию значительного количества сажи и радиоактивных отходов с уникальными глобальными моделями рассеивания.
"В данном исследовании мы используем современную климатическую модель для изучения гипотетического сценария ядерного конфликта вблизи украинско-российской границы (32,1 – 45° восточной долготы и 46,4–52,3° северной широты; площадью ≈ 6 × 10⁵ км²), в результате которого в атмосферу будет выброшено 5 Тг сажи на высоте от 9 до 13 км, с оценкой общей нагрузки сажи в этом регионе колеблется от 1,4 до 7,1 Тг."
В соответствии с предыдущими исследованиями моделирования ядерной войны, мы рассматриваем сажу как основной фактор климатических возмущений после ядерного конфликта. Хотя городские пожары также выбрасывают парниковые газы, соединения серы и другие загрязняющие вещества, их радиационное и динамическое воздействие невелико по сравнению с воздействием стратосферной инъекции сажи и не оказывает существенного влияния на моделируемый климатический отклик.
Количество сажи, выбрасываемой в стратосферу при ядерных войнах наименьшего масштаба, смоделированных в прошлом, колеблется от 1 до 12 Тг в зависимости от плотности топлива, плотности населения и целей детонации.
Сосредоточение внимания на сценарии с 5 Тг сажи позволяет нам напрямую сравнить результаты с более ранними исследованиями, которые были посвящены сценарию войны между Индией и Пакистаном с 5 Тг сажи.
Мы моделируем атмосферную эволюцию аэрозоля сажи, результирующие изменения глобального климата, краткосрочные радиационные выпадения и отслеживаем радионуклиды, которые прилипают к частицам сажи (например, цезий-137 (Cs-137) и стронций-90 (Sr-90)), чтобы составить карту долгосрочных радиационных выпадений от глобального осаждения сажи на поверхности.
Наши результаты представляют собой первую оценку совокупных климатических и радиологических последствий ядерного конфликта в Восточной Европе, специфичную для конкретного сценария.
После взрыва мы исследовали пространственно-временную эволюцию аэрозольных частиц и солнечно-радиационного нагрева нижней стратосферы (на высоте 20 км) в течение первых 20 дней, что закладывает основу для долгосрочного климатического ответа, где эволюция общей оптической плотности аэрозоля (AOD) на длине волны 550 нм характеризуется на 1-й, 5-й и 20-й дни.
- На 1-й день частицы сажи остаются сосредоточенными в Восточной Европе.
- К 5-му дню они поднимаются выше в стратосферу и переносятся на восток преобладающими западными ветрами через Северное полушарие (NH).
- К 20-му дню частицы широко распространились по всему Северному полушарию, двигаясь в сторону полюса и экватора.
К 10-му дню наблюдается умеренное потепление стратосферы в среднем по полушариям примерно на 2 градуса в Северном полушарии (СП) и менее чем на
1 градус в Южном полушарии (ЮП).
К 15-му дню средняя температура стратосферы в СП увеличилась примерно на
5 градусов (ЮП ~1,8 градус), а к 20-му дню она превышает ~8 градусов (ЮП ~1,6 градус), что отражает как рассеивание, так и солнечно-радиационный нагрев частиц сажи. Эти закономерности иллюстрируют, как даже умеренное (5 Тг) атмосферное возмущение, вызванное "ограниченным" ядерным ударом, может быстро рассеять аэрозоли сажи, блокируя солнечный свет по всему миру и вызывая нагрев стратосферы.
Аномалии температуры стратосферы на высоте 20 км в дни 10, 15 и 20-й показывают замедленный, но ускоряющийся термический отклик атмосферы.
Основываясь на полушарном рассеивании и солнечно-радиационном нагреве, показанных, мы исследовали вертикальное распределение концентрации массы сажи и изменения температуры в начале (январь) и в конце года (декабрь).
В первый месяц средний максимум концентрации сажи наблюдается на высоте около 15 км, при этом концентрация в Северном полушарии превышает 0,1 мкг·м⁻³. Напротив, к концу года повышенные концентрации сажи наблюдаются по всей стратосфере в обоих полушариях, что иллюстрирует межполушарный перенос сажи.
Какие страны пострадаю т в случае ядерной войны? Больше всего, по расчетам, пострадают средние и высокие широты Северного полушария.
Например, при выбросе в 27 млн тонн окажется, что в Китае, России, США, Франции и Великобритании количество производимых калорий упадет на 30–86%, а в Индии, Пакистане, Израиле — снижение составит менее 10%.
Катастрофический неурожай ждет Россию и США, а это повлияет на тех, кто зависит от их поставок, что косвенным путем пострадают страны Африки и Ближнего Востока.
Лучше всего будут себя чувствовать жители Австралии, Новой Зеландии и Аргентины — там люди смогут производить еду в прежних объемах. Правда, есть вероятность, что туда хлынут беженцы из других стран, что все-таки приведет к дефициту.
_cr.jpg)
