Jaderná zima

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. dubna 2022; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Nukleární zima  je hypotetický globální stav zemského klimatu v důsledku rozsáhlé jaderné války . Předpokládá se , že v důsledku odstranění určitého množství kouře a sazí do stratosféry , způsobené rozsáhlými požáry při výbuchu několika stovek jaderných hlavic , teplota na planetě klesne všude k arktidě v důsledku výrazné zvýšení odrazu slunečního světla od horních vrstev atmosféry [1] [2] [3 ] [4] .

Zrození teorie

Možnost jaderné zimy poprvé předpověděl G. S. Golitsyn v SSSR a Carl Sagan [2] v USA .

Je přitom příznačné, že úvahy C. Sagana byly kvalitativního (popisného) charakteru „na základě obecných úvah“ a velmi přibližných propočtů, které spolu s jeho slávou nejen vědce, ale i vědce aktivní popularizátor vědy (navíc řada kolegů, např. Robert Chastrow, na K. Sagana byly stížnosti na správnost vědeckého zdůvodnění jeho úvah – „Výpočty profesora Sagana ignorují zákony gravitace. V tom dr. Velikovsky byl nejlepší astronom.") A dokonce i autor vědeckofantastického románu "Kontakt" (o setkání se zástupci mimozemské civilizace) vedl k nekritickému vnímání a prostě zanedbání této prognózy důsledků jaderné války mnoha vědců.

Ruský akademik N. N. Moiseev navrhl ověřit tento předpoklad numerickými výpočty založenými na použití matematických modelů světového oceánu a zemské atmosféry vyvinutých v té době jak v SSSR, tak v USA, které již nebylo možné jen tak „vyhrnout“ . Tato hypotéza byla poprvé potvrzena modelovými výpočty ve Výpočetním centru Akademie věd SSSR . Tuto práci provedl akademik N. N. Moiseev a profesoři V. V. Aleksandrov [6] a G. L. Stenchikov [7] pomocí biosférického modelu Gaia [8] .

Tato práce zpočátku vzbuzovala nedůvěru a kritiku amerických kolegů, ale už ji nebylo možné jednoduše ignorovat a Američané na oplátku provedli řadu výpočtů na svých modelech oceánu a atmosféry. Porovnání výsledků ukázalo jak platnost předpovědi jevu „jaderné zimy“ za provedených předpokladů, tak vysokou shodu podrobností předpovědí sovětské a americké skupiny vědců, a to i přes určité rozdíly v modelovacích přístupech a schopnosti samotných konstruovaných matematických modelů a odpovídajících výpočtových modelů.

Podrobnosti o prediktivním modelování

Jaderná válka možná povede ke „globální jaderné noci“, která bude trvat asi rok. Zvažovaly se dvě hlavní možnosti: celkový výnos jaderných výbuchů 10 000 a 100 000 megatun.

Při síle jaderného výbuchu 100 000 megatun se sluneční tok v blízkosti zemského povrchu zkrátí o faktor 400 a doba samočištění atmosféry bude přibližně 3-4 měsíce. Při síle jaderných výbuchů 10 000 megatun se sluneční tok v blízkosti zemského povrchu sníží o faktor 20 a charakteristická doba pro samočištění atmosféry je asi měsíc. Zároveň se radikálně mění celý klimatický mechanismus Země, což se projevuje mimořádně silným ochlazením atmosféry nad kontinenty (během prvních 10 dnů by měla průměrná teplota klesnout o 15 stupňů) [9] [10 ] . V některých oblastech Země může ochlazení dosáhnout 30-50 stupňů. Navzdory tomu výpočty Saganova týmu ukázaly, že klimatický systém by se měl vrátit do normálu zhruba rok po vypuknutí jaderného konfliktu.

Tyto práce získaly širokou odezvu veřejnosti v nespecializovaném tisku v různých zemích [11] .

Moderní účty

V moderních dílech 2007, 2008. počítačové simulace ukazují, že malá jaderná válka, kde každý válčící hráč použije asi 50 náloží (přibližně 0,3 % současného světového arzenálu v roce 2009), z nichž každá se svou silou rovná bombě odpálené nad Hirošimou , která je odpálí v atmosféře nad městy , poskytne nebývalý klimatický efekt srovnatelný s malou dobou ledovou [12] .

Podle propočtů amerických vědců Owena Tun a Richarda Turco by indicko - pákistánská válka s použitím hlavic o celkové kapacitě 750 kilotun vedla k úniku 6,6 milionů tun sazí do stratosféry . Tento stupeň znečištění stačí k tomu, aby se teplota Země dostala pod teplotu z roku 1816 („ Rok bez léta “). Výměna jaderných úderů mezi Ruskem a Spojenými státy za použití 4400 náloží o kapacitě alespoň megatuny by vedla k uvolnění 150 megatun sazí, přičemž použitý model výpočtu ukazuje, že již 75 megatun sazí ve stratosféře bude vést k rychlému poklesu hodnoty energetického toku na m² zemského povrchu, 25procentnímu snížení srážek a poklesu teploty pod hodnoty pleistocénní doby ledové. Takový obraz by přetrvával minimálně 10 let, což by vedlo ke katastrofálním důsledkům pro zemědělství [13] . Zároveň stojí za zmínku, že v těchto výpočtech byly v počátečních datech použity i pozemní exploze bez zohlednění výrazného rozptylu výkonu, což vedlo v důsledku k modelování nejsilnějších požárů ve městech a lesích ( tzv. ohnivé tornádo ), které spolu s téměř trojnásobným podhodnocením počtu hlavic dává důvod posuzovat jejich spíše vyrovnané výsledky a realita může být mnohem katastrofálnější.

Kritika

Koncept „jaderné zimy“ vychází z dlouhodobých modelů změny klimatu. Podrobné numerické a laboratorní modelování počáteční fáze rozvoje rozsáhlých požárů přitom ukázalo, že vliv znečištění atmosféry má lokální i globální důsledky. Na základě získaných výsledků byl vyvozen závěr o nemožnosti jaderné zimy (Muzafarov, Uťužnikov, 1995 [14] , práce pod vedením A. T. Onufrieva na Moskevském institutu fyziky a technologie [15] ). Odpůrci konceptu "nukleární zimy" odkazovali na skutečnost, že během " jaderného závodu " v letech 1945-1998 bylo ve světě vyprodukováno asi 2000 jaderných výbuchů různé síly v atmosféře i pod zemí [16] . Dohromady se to podle jejich názoru rovná účinku vleklého úplného jaderného konfliktu. V tomto smyslu již „jaderná válka“ proběhla, aniž by vedla ke globální ekologické katastrofě.

Zásadní rozdíl mezi jaderným testováním a výměnou úderů je však v tom :

Podle odpůrců konceptu „jaderné zimy“ přitom takové výpočty neberou v úvahu scénáře protisměrných sil jaderného konfliktu vyvinuté již v 60. letech. Hovoříme o možnostech vedení vojenských operací, kdy cílem jaderných úderů jsou pouze nepřátelské odpalovací zařízení a proti jeho městům nejsou použity jaderné zbraně. Ovšem i v případě zásahů na megaměsta bude množství uvolněných sazí o dva řády menší než v případě zásahu do lesa a ohnivé tornádo nevznikne vůbec. Jako důkaz se uvádí skutečnost, že výpočty ohnivé bouře jsou založeny na důsledcích bombardování Hirošimy, které v roce 1945 sestávalo téměř výhradně z dřevěných a plátěných budov, zatímco moderní města jsou stavěna z nehořlavého betonu a kamene.

Uvolňování sazí do stratosféry jako příčina „jaderné zimy“ bylo také kritizováno jako nepravděpodobná událost. Když je zasaženo moderní město, emise sazí se vypočítávají podle principu použití schématu lesních požárů , přičemž se bere v úvahu mnohem větší množství paliva, které existuje ve stejné oblasti. Protože se plamen při požáru šíří mnohem rychleji vertikálně než horizontálně, stojící budovy vytvářejí příznivé podmínky pro vypuknutí masivních požárů. Článek I. M. Abduragimova [17] poskytuje ostrou kritiku množství sazí, které se uvolní v důsledku rozsáhlé jaderné války. Síla termonukleárních zbraní je tak velká, že když je zasaženo moderní město, povrch se roztaví a silným úderem srovná se zemí, čímž se hořlavý materiál pohřbí pod ohnivzdornými zbytky budov.

Přírodní analogie

Emise velkého množství sazí při sopečných erupcích mají mnohem menší vliv na klima. Například při erupci sopky Tambora na indonéském ostrově Sumbawa v roce 1815 bylo vyvrženo asi 150 megatun sazí. Značné množství sopečného popela zůstalo v atmosféře ve výškách do 80 km několik let a způsobilo intenzivní zbarvení svítání, ale globální teplota klesla jen o 2,5 °C. Důsledky tohoto jevu byly samozřejmě velmi těžké pro zemědělství, jehož úroveň v té době byla v moderním pojetí velmi primitivní, ale přesto nevedla k vylidňování regionů, kde obyvatelstvo hladovělo v důsledku neúrody. [18] .

Teorie nukleární zimy také nebere v úvahu skleníkový efekt z gigantických emisí oxidu uhličitého a dalších skleníkových plynů v důsledku masivního používání jaderných zbraní, stejně jako skutečnost, že pokles teploty ze sníženého přístupu ke slunečnímu záření bude být kompenzovány obrovskými tepelnými emisemi z pravděpodobných požárů a samotných výbuchů.

Přinejmenším od počátku 60. let a minimálně do roku 1990 docházelo k postupnému snižování množství slunečního záření dopadajícího na zemský povrch, což je jev zvaný globální stmívání [20] . Jeho hlavní příčinou jsou prachové částice, které se dostávají do atmosféry při sopečných emisích a v důsledku průmyslové činnosti. Přítomnost takových částic v atmosféře vytváří chladicí efekt díky jejich schopnosti odrážet sluneční světlo. Dva vedlejší produkty spalování fosilních paliv, CO 2 a aerosoly, se během několika desetiletí částečně kompenzovaly, čímž se během tohoto období omezil efekt oteplování [21] [22] .

V izolovaných oblastech s vysokou koncentrací sazí, jako je indický venkov, je až 50 % oteplování v blízkosti zemského povrchu maskováno oblaky sazí [23] . Při dopadu na povrch, zejména na ledovce nebo na sníh a led v Arktidě, vedou částice sazí k zahřívání povrchu v důsledku poklesu jeho albeda [24] .

Vědec Fred Singer má na toto téma toto [25] :

Vždy jsem považoval „jadernou zimu“ za vědecky neověřený podvod , o čemž jsem mluvil ve své diskusi s Carlem Saganem během diskuse Nightline. Důkazy z ropných požárů v Kuvajtu tento názor podporují. Ve skutečnosti by jaderné výbuchy mohly vytvořit silný skleníkový efekt a způsobit oteplení, nikoli ochlazení. Doufejme, že se nikdy nedozvíme, jak se to ve skutečnosti stalo.

Původní text  (anglicky)[ zobrazitskrýt] Vždy jsem považoval „jadernou zimu“ za podvod a vědecky nesprávný – a řekl jsem to ve své debatě Nightline s Carlem Saganem. Údaje z kuvajtských ropných požárů tento názor podporují. Ve skutečnosti by jaderné výbuchy vytvořily silný skleníkový efekt a způsobily by spíše oteplení než ochlazení. Doufejme, že to nikdy nebudeme muset zjistit.

Teoretické možnosti pro jadernou zimu

  1. Pokles teploty o jeden stupeň za jeden rok, který výrazně neovlivňuje lidskou populaci.
  2. Jaderný podzim - pokles teploty o 2-4 ° C na několik let; dochází k neúrodě, hurikánům.
  3. Rok bez léta  – intenzivní, ale relativně krátká zima během roku, úhyn značné části úrody, hladomor a epidemie v další zimě, historickým příkladem je další, 1816, po erupci sopky Tambora [26 ] .
  4. Desetiletá jaderná zima je pokles teploty na celé Zemi asi o 15-20 °C za 10 let. Tento scénář je obsažen v mnoha zimních jaderných modelech. Sněžení na většině území Země, s výjimkou některých rovníkových pobřežních oblastí. Hromadné umírání lidí hladem, zimou a také tím, že se bude hromadit a tvořit mnoho metrů silný sníh, ničí budovy a blokuje silnice. Většina světové populace pravděpodobně zemře, ale 10–50 % (podle různých odhadů) lidí přežije a většinu technologií si zachová. V průměru takový scénář vrátí civilizaci ve vývoji asi o 20, maximálně 50 let. Rizika: pokračování války o teplá místa, neúspěšné pokusy o zahřátí Země pomocí nových jaderných výbuchů a umělých sopečných erupcí, přechod k nekontrolovanému ohřevu jaderného léta. I kdyby však byl tento scénář povolen, ukáže se, že samotné světové zásoby dobytka (které na jejich farmách zamrznou a budou uskladněny v takových přirozených „chladničkách“) budou stačit k tomu, aby neustále živily celé přeživší lidstvo. a například Finsko a Norsko mají strategické zásoby obilí pro rychlou obnovu zemědělství.
  5. Nová doba ledová. Je to krajně nepravděpodobný scénář pro pokračování předchozího, v situaci, kdy se vlivem sněhu zvýší odrazivost Země a od pólů a dolů k rovníku začnou růst nové ledové čepice. Část země v blízkosti rovníku však zůstává vhodná pro život a zemědělství. V důsledku toho se civilizace bude muset radikálně změnit. Je těžké si představit obrovské stěhování národů bez válek. Mnoho druhů živých bytostí vymře, ale většina rozmanitosti biosféry přežije. Lidé již zažili několik dob ledových, které mohly v důsledku erupcí supervulkánu a pádů asteroidů ( erupce Toba ) začít docela náhle. Při takovém vývoji událostí může návrat do původního stavu trvat zhruba sto let.
  6. Nevratné globální ochlazení. Mohla by to být další fáze doby ledové, v nejhorším, ale téměř nepravděpodobném scénáři. Na celé Zemi se na geologicky dlouhou dobu nastolí teplotní režim, jako v Antarktidě zamrznou oceány, země se pokryje silnou vrstvou ledu. Život může přežít pouze v oceánech.

Naposledy vstoupila Země do tohoto stavu asi před 600 miliony let, tedy předtím, než zvířata přistála, zpět v kryogenii , a byla schopna se z něj dostat díky akumulaci CO 2 v atmosféře [Hoffman, Schrag 2000 ] . Zároveň za posledních 100 000 let došlo ke čtyřem běžným zaledněním, které nevedly ani k nevratné námraze, ani k vyhynutí člověka, což znamená, že nástup nevratné námrazy je nepravděpodobná událost.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ PJ Crutzen, JW Birks Atmosféra po jaderné válce: Soumrak v poledne. Ambio 11 , 114 (1982).
  2. ↑ 1 2 R. P. Turco et. al. Jaderná zima – globální důsledky několika jaderných výbuchů. Science 222 , 1283 (1983). doi : 10.1126/science.222.4630.1283
  3. ↑ JE Penner a kol. Rozložení kouře nad rozsáhlými požáry – důsledky pro simulace jaderné zimy. J ClimateApplMeteorol 25 , 1434 (1986).
  4. ↑ SJ Ghan et. al. Klimatická odezva na velké injekce atmosférického kouře — studie citlivosti s troposférickým obecným cirkulačním modelem. J Geophys Res Atmos 93 , 315 (1988).
  5. ↑ Znečištění ovzduší v Číně je jako nukleární zima . // inosmi.ru. Staženo: 28. března 2014.
  6. ↑ Alexandrov V. V. O jednom výpočetním experimentu simulujícím důsledky jaderné války. Computational Mathematics and Mathematical Physics , 1984, sv. 24, s. 140-144
  7. ↑ Stenchikov G. L. Klimatické důsledky jaderné války: emise a distribuce opticky aktivních nečistot v atmosféře. Komunikace o aplikované matematice. M., Výpočetní středisko Akademie věd SSSR , 1985, 32 s.
  8. ↑ Moiseev, 1988 , str. 73.
  9. ↑ V. P. Parkhomenko, G. L. Stenchikov. Matematické modelování klimatu. - M . : Knowledge , 1986. - (Novinka v životě, vědě, technice. Řada "Matematika. Kybernetika"; č. 4, 1986).
  10. ↑ Moiseev, 1988 .
  11. ↑ Laurence Badash A Nuclear Winter's Tale Massachusetts Institute of Technology, 2009 ISBN 0-262-01272-3 ISBN 978-0-262-01272-0 
  12. ↑ Alan Robock Čas pohřbít nebezpečné dědictví – Část II Po regionálním jaderném konfliktu bude následovat klimatická katastrofa 
  13. ↑ Owen B. Toon, Alan Robock a Richard P. Turco " Environmentální důsledky jaderné války " // Fyzika dnes. 2008. ( přeloženo do ruštiny )
  14. ↑ Modelování šíření znečištění po velkém požáru v atmosféře, Soros Educational Journal, V.7, č. 4, str. 122-127 (2001) , S. V. Uťužnikov
  15. ↑ Numerické a experimentální simulace rozsáhlých požárů do stratifikované atmosféry . flux.aps.org. Staženo: 11. listopadu 2016.
  16. ↑ Chronologie jaderného testování . www.atomicarchive.com. Staženo: 11. listopadu 2016.
  17. ↑ Archivovaná kopie . Získáno 2. ledna 2016. Archivováno z originálu 5. března 2016. I. M. Abduragimov „O selhání konceptu „jaderné noci“ a „jaderné zimy“ v důsledku požárů po jaderné porážce“
  18. ↑ Mount Pinatubo jako test mechanismů zpětné vazby klimatu , Alan Robock, Katedra environmentálních věd, Rutgers University 
  19. ↑ Antropogenní a přirozené radiační působení
  20. ↑ 3.4.4.2 Povrchové záření // Změna klimatu 2007: Pracovní skupina I: Základ fyzikální vědy  / Solomon, S; D. Qin; M. Manning; Z Chen; M. Markýz; KB Averyt; M. Tignor; HL Miller. - 2007. - ISBN 978-0-521-88009-1 .
  21. ↑ Hansen, J; Sato, M; Ruedy, R; Lacis, A; Oinas, V. Globální oteplování v 21. století: alternativní scénář   // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2000. - Sv. 97 , č. 18 . - S. 9875-9880 . - doi : 10.1073/pnas.170278997 . - . — PMID 10944197 .
  22. ↑ Ramanathan, V.; Carmichael, G. Globální a regionální změny klimatu v důsledku černého uhlíku  // Nature Geoscience  : journal  . - 2008. - Sv. 1 , ne. 4 . - str. 221-227 . - doi : 10.1038/ngeo156 . - .
  23. ↑ Ramanathan V. , Chung C. , Kim D. , Bettge T. , Buja L. , Kiehl JT , Washington WM , Fu Q. , Sikka DR , Wild M. Atmosférické hnědé mraky: dopady na klima a hydrologický cyklus jižní Asie.  (anglicky)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2005. - Sv. 102, č.p. 15 . - S. 5326-5333. - doi : 10.1073/pnas.0500656102 . — PMID 15749818 .
  24. ↑ Ramanathan, V., et al. Souhrn zprávy (PDF). Atmosférické hnědé mraky: Regionální hodnotící zpráva se zaměřením na Asii . Program OSN pro životní prostředí (2008). Archivováno z originálu 18. července 2011.
  25. ↑ Zvládnutí problému kvality životního prostředí: rozhovor s Dr. S. Fred Singer Heartlander Magazine Archivováno 16. dubna 2017.
  26. ↑ Alexandr Volkov. Když slunce slábne // Poznání je síla . - 2007. - č. 6 . - S. 32-38 .

Literatura

  • Moiseev N. N., Alexandrov V. V. , Tarko A. M. Člověk a biosféra: Zkušenosti systémů. Analýza a experimenty s modely / N. N. Moiseev, V. V. Aleksandrov, A. M. Tarko. — M.: Nauka, 1985. — 271 s.
  • N. Mojsejev . Studium biosféry pomocí strojových experimentů. Hodnocení důsledků jaderné války // Ekologie lidstva očima matematika: (Člověk, příroda a budoucnost civilizace). - M .: Mladá garda , 1988. - S. 48-110. — 254 str. - ( Heureka ). - 155 000 výtisků.  — ISBN 5235000617 .
  • Aleksandrov G. A., Armand A. D., Belotelov N. V., Vedyushkin M. A., Vilkova L. P., Voinov A. A., Denisenko E. A., Krapivin V. F., Logofet D O., Ovsyannikov L. L., Pak S. B., Sasekin V. P., Yuushkin V. P. , Pisekov V. N. P. M. , Semjonov M. A., Tarko A. M., Fesenko S. V., Shmidt D. A. Matematické modely ekosystémů. Ekologické a demografické důsledky jaderné války / Ed. A. A. Dorodnitsyna . Moskva: Nauka, Ch. vyd. Fyzikální matematika lit., 1986. 176 s.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 Jaderná zbraň
Jaderná zbraň
jaderný klub