核戰爭如何改變整個地球?科學家給出答案,你所不知道的核冬天

2021-01-22 寒武紀科學館

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隨著核武國家的地緣政治緊張局勢加劇,科學家正在模擬核戰爭對全球的影響。

這一切都始於2025年,印度和巴基斯坦之間的緊張局勢在充滿爭議的克什米爾地區升級。當恐怖分子襲擊印度的一個地點時,印度派遣坦克穿越巴基斯坦邊境。作為對侵略軍的懲罰,巴基斯坦決定引爆數枚小型核彈。

第二天,印度掀起了自己的原子彈爆炸,幾天之內,兩個國家開始轟炸數十個軍事目標,然後轟炸數百個城市,成千上萬人在爆炸中喪生。

圖註:印度在2013年對Agni-5火箭進行測試,該火箭能夠攜帶核彈頭。

這種可怕的情況僅僅是個開始,城市焚化的煙塵高高地散發到大氣中,將地球包裹在一層菸灰中,菸灰遮擋住太陽光線,地球陷入寒冷。

多年以後,從美國到中國的農作物都在枯萎,饑荒在全球蔓延。

這種嚴峻場景來自未來有關核戰爭如何改變世界氣候的最新研究,它們建立在關於「核冬天」的長期研究的工作基礎上。研究人員預測,嚴酷的全球性冷卻將在一場大規模核戰爭之後發生,例如美國和俄羅斯之間飛行數千枚核炸彈。但是,更可能發生的更小規模的核衝突中,也可能對全世界產生破壞性的影響。

圖註:2005年巴基斯坦伊斯蘭瑪巴德的一次遊行中,一輛卡車裝有Shaheen II遠程飛彈,可以攜帶核彈頭。

研究人員說,印度與巴基斯坦之間的核戰爭可能導致數十個國家的農作物歉收,破壞超過10億人的糧食供應。而且,核冬天將大大改變海洋的化學性質,破壞珊瑚礁和其他海洋生態系統。

這些結果源於迄今為止最全面的核冬天的模擬,旨在了解核衝突將如何影響整個地球系統,從海洋到大氣環境,以及從陸地和海洋中的生物。科學家希望了解這些問題,因為核威脅正在增加,從朝鮮到伊朗,各國都在建立自己的核能力,而且包括美國在內的一些國家正在退出控核協議。

冷戰預測

上世紀冷戰時期出現了核冬天研究,因為美國和蘇聯儲存了數以萬計的核彈頭,以準備全面進攻。科學家在20世紀80年代開始模擬預測,核戰爭會如何從最初爆炸產生可怕死亡後,改變地球環境。

研究人員首先描述了來自焚毀城市的煙霧將如何阻擋陽光,整個星球陷入極度寒冷,並持續數月之久甚至到夏季。後來的研究對預測進行了一定程度的調整,發現降溫幅度略小。儘管如此,蘇聯領導人戈巴契夫仍將核冬天視為促使他努力削減核武庫的因素之一。

1991年蘇聯解體後,世界核武器庫存下降。但是,仍然存在成千上萬枚核彈頭,並且越來越多的國家成為核大國。所以,一些研究人員認為,核戰爭和核冬天仍然是威脅。

圖註:美國總統喬治·布希和蘇聯總統米哈伊爾·戈巴契夫於1991年7月31日慶祝《減少戰略武器條約》的籤署。

科羅拉多大學的大氣物理學家布萊恩·託恩說,這包括印巴戰爭的可能性。兩國都有大約150枚核彈頭,並且都在有爭議的克什米爾邊境地區進行大量部署。去年該地區的一個自殺炸彈襲擊者殺死了數十名印度軍隊,這是一個不穩定的情況。

印度和巴基斯坦都在1998年對核武器進行了測試,突顯了日益加劇的地緣政治的緊張局勢。到2000年代。託恩提供的一種方案中描述,兩國發射100枚廣島大小的原子彈,造成約2100萬人死亡。不僅如此,他還研究了火山噴發如何產生類似於核冬天的場景來影響地球環境。他使用先進的NASA氣候模型,計算了從城市焚燒冒出來的煙塵如何繞地球旋轉。

這些研究的目的是分析核冬天的每個步驟,從最初的蘑菇雲及其煙霧的擴散到農業和經濟影響。

該小組研究了幾種情況。第一種情況是美俄戰爭將1.5億噸煤煙放散到大氣中,第二種情況是帶有100個彈頭的印巴衝突將產生500萬噸煙塵。這些結果證明核戰爭產生的煙塵是核冬天會變得多麼糟糕的關鍵因素。炸彈爆炸三年後,在第一種情況下,全球溫度將暴跌超過10°C,超過上一個冰河時代的溫度;但在第二種情況下將下降超過1°C。

除此之外,太陽光可能會加熱煙霧,使煙霧飛得更高,並在大氣中存在的時間比科學家原本所期望的更長,這增加了核冬天的不可控因素。

黑暗的海洋

科羅拉多大學的海洋學家Nicole Lovenduski首次進行了核戰爭如何影響海洋的研究,之前她研究海洋在一個逐漸變暖的世界中如何變化,而不是研究核冬天中的快速降溫。

Lovenduski和她的同事使用一種領先的氣候模型來測試美俄戰爭情況。她發現,在核戰爭之後的一到兩年內,全球變冷將影響海洋吸收碳的能力,從而導致其pH值急劇上升。這與今天發生的情況相反,因為海洋吸收了大氣中的二氧化碳,海水會變得更加酸性。在核溫冬季,已經受到水溫升高和海水酸化壓力的珊瑚礁生態系統會遭受嚴重的破壞。

這些並不是唯一的海洋效應。在一場核戰爭的幾年內,「核尼諾」號將在太平洋上肆虐,這是被稱為厄爾尼諾現象的風暴的加強版本。就美俄核戰爭而言,黑暗的天空會導致大氣氣壓逆轉,水汽會積聚在東太平洋,就像在厄爾尼諾現象期間一樣,乾旱和大雨可能困擾世界許多地區長達七年之久。

除海洋外,研究團隊還發現了核戰爭對陸地作物和糧食供應的巨大影響。紐約市NASA戈達德太空研究所的食品安全研究員賈格邁爾使用了六種主要的作物模型來評估農業如何對抗核冬天。他們的研究表明,即使印巴戰爭規模較小,也會對世界其他地區造成災難性影響。在五年的時間裡,玉米產量將下降13%,小麥產量將下降11%,大豆產量將下降17%。

影響最嚴重的地區將是中緯度地區,包括美國中西部和烏克蘭等糧倉地區。穀物儲備將在一兩年之內消失。賈格邁爾說,大多數國家將無法從其他地區進口糧食,因為全世界都缺糧。這是有史以來最詳盡的一次核戰爭後果將如何影響糧食供應的情況。

雖然農民可能會在受核冬天影響較小的部分地區種植玉米,小麥和大豆緩解糧食危機,但是,一場涉及世界不到1%的核武庫的戰爭可能會破壞地球的糧食供應。

所以,即使是小規模戰爭,也具有毀滅性的全球影響。

當然這些關於核戰爭、核冬天的模擬結果現在只停留在科學家的研究論文中,希望它們能永遠停留在論文中。

——全文完——

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