核冬天会是什么样子?

由:罗伯特·兰姆

核电图片库 核试验产生的蘑菇云穿过云层。查看更多核能的照片兰伯特/盖蒂图片社

我们可以称之为偏执狂或敏锐的洞察力,但人类长期以来一直在思考这样一种可能性:世界末日的到来不是由于诸神交战或宇宙灾难的结果,而是由于我们自己的自我毁灭倾向。我们曾经是原始荒野的游牧民族,如今我们登上了科技的阶梯,披上了文明的外衣,宣布我们是地球的主人。但我们还能统治我们的领土多久而不毁灭自己呢?毕竟,如果我们没有从《2001太空漫游》(2001:A Space Odyssey)中学到什么,那就是如果你给一只猴子一根骨头,它不可避免地会用它打死另一只猴子。

在基因上融合了我们野蛮的过去,我们切断了历经几个世纪的洗礼。我们摧毁了文明,发动了战争,用我们的进步在地球表面留下了伤痕——我们的武器变得更加强大。在1945年7月16日第一次成功的核武器试验之后,曼哈顿计划导演j·罗伯特·奥本海默沉思着可怕的影响。后来,他引用了著名的《博伽梵歌》中的一句话:“现在我变成了死亡,世界的毁灭者。”

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在那次爆炸之后的几十年里,人类因对原子弹的恐惧而颤抖。随着全球核武库的膨胀,我们对可能由此引发的战争的恐惧也在膨胀。当科学家们研究这种冲突可能产生的后果时,一个新词进入了公众的方言中:核冬天.如果看到一个蘑菇地平线上的大火预示着世界可能会在一声巨响中终结,而核冬天则预示着第三次世界大战后人类很可能会在一声呜咽中死去。

自20世纪80年代初以来,这种情景一直弥漫在我们对未来最悲观的愿景中:突然间,天空闪耀着一千种光芒太阳.数以百万计的生命化为灰烬和阴影。最后,正如核引发的大火焚烧城市和森林,滚滚浓烟上升到大气中,将地球淹没在滚滚的黑色火山灰云中。

结果是正午的黑暗,骤降的温度和地球上生命的最终死亡地球

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《核战争与大气层

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2015年4月22日,从智利南部的蒙特港俯瞰卡尔布科火山喷出的火山灰和熔岩柱。迭戈主要/斯金格/盖蒂图片社

核冬天的理论本质上是环境附带损害的理论之一。虽然核攻击可能针对一个国家的军事基础设施或人口中心,但攻击可能造成巨大的伤害地球的的气氛。

我们很容易认为我们呼吸的空气是理所当然的,但是大气是这个星球上所有生命的重要组成部分。事实上,科学家们认为它是与地球上的单细胞生物共同进化到现在的状态的。它保护我们免受危险水平的太阳辐射,但也允许太阳让我们的世界变热。阳光透过大气层照射,使地球表面变暖,地球表面发出辐射,使空气变暖。如果燃烧的城市和森林产生的足够多的火山灰上升到天空中,它就可以有效地充当一把伞,保护地球的大部分地区不受太阳的照射。如果你减少了到达地表的阳光,那么你就减少了由此产生的大气温度——同时也潜在地干扰了光合作用。

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在最近的历史中,这种场景的例子规模较小。例如,1883年印尼火山爆发喀拉喀托火山向大气中喷发的火山灰足以使全球气温下降2.2华氏度(1.2摄氏度),持续一整年[来源:梅纳德].早在几十年前的1815年,印度尼西亚坦博拉火山的爆发挡住了全球充足的阳光,导致了后来被称为“没有夏天的一年”[来源:探索频道

第二年,美国居民经历了夏季降雪,气温比平均水平低5到10华氏度(3到6摄氏度)。气温的下降摧毁了农作物,并导致数十万人死亡——这还不包括印度尼西亚的死亡人数。一些考古学家推测,6500万年前发生了一场更大的灾难小行星相撞与地球。被称为K-T边界灭绝事件在美国,一些专家认为,这次碰撞可能向大气中喷射了足够多的火山灰和碎片,导致影响冬季.前提与核冬天相同,只是产生大气碎片的方法不同。一些古生物学家怀疑这样的影响导致了恐龙的灭绝恐龙

自然灾害并不是唯一被证实的温度变化。1991年海湾战争结束时,伊拉克总统萨达姆·侯赛因烧毁了科威特736口油井。的火灾肆虐了九个月,期间当地平均气温下降了18.3华氏度(10.2摄氏度)[来源:麦克拉伦].

尽管这些例子看起来很严重,但核冬天理论学家提出了一个更为悲观的预测,即美国和当时的苏联这两个核超级大国之间是否会爆发核战争。在20世纪80年代,理论家预测未来十年的气温将下降72华氏度(40摄氏度)[来源:珀金斯].这样的一个冬天可能会结束核战争造成的破坏,把幸存者送上一条饥荒和饥饿的寒冷之路。

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预估灭绝

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在核冬天最糟糕的情况下,植物无法获得足够的阳光进行光合作用。克里斯Clor /盖蒂图片社

在卡尔·萨根(Carl Sagan)和理查德·图尔科(Richard Turco)合著的《无人思考的道路》(A Path Where No Man Thought)一书中,两位核冬天理论家提出了六类核冬天,为理解现代战争可能对大气造成的后果提供了一个框架。

  1. 最小的核冬天在核战争的最好情况下一次规模足够小的攻击只会造成极小的云层覆盖,对环境的影响也很小或根本没有。虽然目标地区遭受的破坏可能是巨大的,但世界其他地区不会受到大气影响。
  2. 边际核冬天萨根和图尔科预测,即使是“边缘”的核冬天,也会出现严峻的局面。他们计算出,在一场核战争中,在城市中心上空进行几次核爆炸,可以使北半球的气温降低几度。农业生产将受到影响,导致饥荒,特别是如果伴有严重干旱的话。而大量的火山灰会回到地球在黑雨中,大部分会留在高层大气中。萨根和图尔科预测,死于核冬天的人数将相当于死于核战争的人数。考虑到气流的半球分离和大多数核目标存在于北半球,赤道以下的一切基本不会受到影响。
  3. 名义上的核冬天:作者认为,这类核冬天是爆发大规模核战争的低端可能性,其中包括引爆6000至12000枚核武器。幸存者将忍受黑暗的天空、大面积的干旱、辐射和北半球18.3华氏度(10摄氏度)的全球气温下降。中午阳光只有战前的三分之一在接下来的几个月里,这些云会消散,太阳似乎比以前烧得更热。因为核爆炸会破坏大部分的臭氧层,更多的太阳辐射会到达地球表面。南半球不会经历重大的气候变化。
  4. 大量的核冬天当前位置全面核战争之后的这种情景会给北半球带来灾难性的后果:气温冻结、广泛的放射性沉降物、污染、臭氧损耗和降水中断。想象一个阴天——现在再想象这种情况持续数年。绿色植物几乎得不到足够的阳光进行光合作用。农作物会歉收,数十亿人会死亡,物种会灭绝,虽然人类可能会生存下来,但我们所知的文明可能不会。对南半球的破坏取决于赤道以下的爆炸次数。
  5. 严重的核冬天在这种情况下,只有不到太阳能量的1%到达地球表面长达数月之久,导致全球气温下降,光合作用的光线不足。除了大范围的饥荒和污染,萨根和图尔科预测,农业产量将下降到自黑暗时代以来从未见过的水平。
  6. 极端的核冬天根据1990年的情况,在这种最坏的情况下,世界上几乎所有的核武器都部署了。结果就是中午一片漆黑。地球上的大部分生命将在这个黑色大气坟墓的寒冷范围内死亡。

然而,核冬天在很大程度上只是一种理论,也是一个有争议的理论。接下来,我们将看看这个理论是如何发展的,以及它现在的地位。

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辩论世界末日

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核冬天荒原的想法可能很可怕,但它现实吗?Roland Shainidze摄影/盖蒂图片社

在许多方面,核冬天的辩论与之相似全球变暖辩论。在这两种情况下,我们很容易把一方归为危言耸听者,而指责另一方否认事实。人们也很容易将政治动机归咎于任何一方。

大气是一个极其复杂的系统。当你有5.5千万亿吨(4.99千万亿公吨)的气体和无数的本地、全球、地球和外星因素搅动着它,很难理解它是如何运作的。即使是先进的电脑当预测天气超过几天时,模型就会失效。这些模型的使用产生了一个概念混沌理论蝴蝶效应.最小的变化可能会产生巨大的后果,至少对每件事都有一些不可预测的暗示。

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20世纪70年代,美国国家科学院和美国技术评估办公室审议了核战争可能对环境的影响。1982年,瑞典科学院发表了《核战争后的大气:中午的黄昏》。这份报告预测,燃烧的城市和森林产生的烟雾可能会减少阳光——带来危险的后果。1983年,大气科学家理查德·图尔科(Richard Turco)和天体化学家卡尔·萨根(Carl Sagan)与其他三位科学家一起发表了《核爆炸对全球大气的影响》(Global atmospheric Consequences of Nuclear explosion)一书。这篇文章被称为TTAPS报告(作者名字的缩写:Turco, Toon, Ackerman, Pollack和Sagan),引发了大量媒体报道。美国和苏联认真考虑了这些调查结果,一些人认为这是为了在冷战期间平息扳机。

TTAPS的发现依赖于20世纪80年代的计算机天气模型。但如今,这类技术远非万无一失。虽然大多数科学家都认为核战争会对大气造成一些影响,但并不是每个人都同意核战争的严重性。作者迈克尔·克莱顿指责TTAPS的作者们在实践“共识科学”,在这种科学中,投机、公众舆论和政治赋予不完善的理论以力量。克莱顿认为,虽然共识科学今天可能会给我们带来一些有益的东西,但它为未来开创了一个危险的先例。

1990年,TTAPS的作者根据新数据发表了修正后的研究结果。比较温和的结果安抚了一些批评人士,但反对的声音仍然存在,而且仍然存在。这些分歧归结为四个因素,每个因素都有自己的未知因素:

  1. 在核交换之后有多少材料可以燃烧?
  2. 有多少会留在大气层中,有多少会回到大气层地球的表面吗?
  3. 有多少阳光会产生这样的烟雾转移?
  4. 袭击发生在哪个季节?如果袭击发生在冬季,结果会不会远没有那么严重?

随着我们对大气的了解不断加深,科学家们继续将这些数据应用于核战争的前景。虽然很容易把冷战时期的核情景和核冬天视为21世纪的威胁,但最近的发现表明,我们可能离安全还很远。

利用现代气候模型,科学家布莱恩·图恩和艾伦·罗博克推断,即使是一场地区性的核战争也可能给每个人带来一个边缘的核冬天。根据他们2007年的发现,如果印度和巴基斯坦各自向对方发射50枚核武器,整个地球可能会经历10年的烟雾和3年的温度下降约2.25华氏度(1.25摄氏度)[来源:珀金斯].《原子科学家公报》(Bulletin of the Atomic Scientists)将世界末日之钟提前了两分钟,离午夜更近了。

我们进入核时代还不到一个世纪,但到目前为止,我们甚至避免了区域性核战争。这种僵局会持续下去吗?或者人类最终会直接验证核冬天理论吗?

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来源

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