Климатические последствия ядерной войны

 

Характеризуя текущее состояние проблемы климатических последствий ядерной войны, или, более конкретно, пытаясь ответить на вопрос о том, вызовет ли глобальный ядерный конфликт тяжелые климатические последствия, следует иметь в виду следующие выводы.
1. Никакие новые работы (в противовес некоторым качественным выражениям скептицизма) не позволяют сделать вывод об уменьшении вероятности тяжелых воздействий на окружающую среду в результате крупномасштабного ядерного конфликта (хотя некоторые из эффектов будут, вероятно, менее экстремальными, чем предполагалось при обсуждении ранних результатов). Учет подъема дыма вследствие нагрева увеличивает вероятность и продолжительность климатической флуктуации из-за увеличения времени жизни частиц вследствие быстрого выноса дыма из области формирования осадков, где эффективен процесс вымывания дымовых частиц.
Оценки, проведенные Смоллом и Бушем {Small, Bush, 1985), указывают на возможность уменьшения эмиссии дыма от лесных пожаров. Даже если эти оценки правильны, они слабо меняют общую ситуацию, так как основными источниками загрязнения атмосферы будут пожары городов и индустриальных центров (включая хранилища топлива). Следует иметь в виду, что тяжелые климатические последствия будут иметь прежде всего удары по городам и промышленным центрам.
Результаты моделирования, полученные в первую очередь с помощью одномерных (Ramaswamy, Kiehl, 1985; Ackerman et al, 1985) и двумерных моделей (Haberle et al, 1985), указывают на то, что учет поглощения и эмиссии инфракрасного излучения аэрозольными частицами вряд ли существенно смягчит предсказываемое падение температуры поверхности, если только дым не располагается очень близко к поверхности. Этот вывод, однако, следует проверить более тщательно путем повышения точности измерения оптических характеристик дыма и пыли и одновременно путем учета влияния аэрозолей на перенос инфракрасного излучения в трехмерных моделях. Рассмотрение рассеяния света аэрозолем также существенно для получения более надежных заключений, особенно в случае малых оптических толщин.
2. Результаты расчетов по интерактивным моделям указывают на возможность существенного воздействия на окружающую среду в тропиках и в Южном полушарии. Если большое количество дыма инжектируется в средних широтах Северного полушария весной или летом, то весьма вероятно, что значительная его часть в течение недель будет перенесена на юг на больших высотах и вызовет похолодание в тропиках и Южном полушарии. Чтобы дать достоверную оценку этих эффектов в тропиках и Южном полушарии, следует подробно обсудить модели, которые должны учитывать процессы удаления аэрозоля, включая химические процессы в стратосфере и коагуляцию, и охватывать интервал времени в несколько месяцев.
Из-за того, что осенью и зимой эффектами подъема дыма вследствие нагрева солнечным излучением можно пренебречь, такая же по величине инжекция аэрозоля, как и летом, вызывает совершенно другие эффекты. В этом случае ключевым является вопрос о высоте инжекции и времени жизни дыма и пыли в зимней атмосфере. Если сделать практически маловероятное предположение, что большое количество дыма и пыли сохранится в атмосфере до весны и лета, то могут возникнуть существенные эффекты, причем даже в более южных широтах.
3. В рассматриваемой проблеме все еще существуют значительные неопределенности, связанные со слабым пониманием физических процессов и рядом менее осязаемых причин. Когда эти неопределенности будут устранены, то это, возможно, приведет к выводу, что климатические последствия будут еще более губительными. (К такому результату может привести, например, определение продолжительности климатической флуктуации в том случае, если дым поднимается в стратосферу, и времени жизни частиц в устойчивой верхней атмосфере.) Учет других, пока не понятых процессов, например возможности быстрой коагуляции в плотных дымовых колонках, может уменьшить потенциальное воздействие на климат. Наибольшая неопределенность связана с процессами, влияние которых на эволюцию возмущенной климатической системы совершенно неизвестно и может привести и к усилению, и к смягчению климатической реакции. К ним относятся разнообразные эффекты циркуляции синоптического й мезомасштабов, уточненные оценки образования дыма в городских пожарах и пыли при наземных взрывах, доля дыма, подвергающегося быстрому осаждению, и различные аспекты атмосферной химии.
Взаимодействие атмосферы и океана, которое пока не рассматривалось, может существенно повлиять на проблему в целом. Большие глобальные изменения термической структуры атмосферы, предсказываемые в расчетах, указывают на очень сильные изменения атмосферной циркуляции и устойчивости, которые в свою очередь сильно влияют на осадки и поле приземного ветра. Таким образом, вполне вероятно, что океанические течения, области апвеллингов и прибрежная циркуляция также изменятся. Даже в невозмущенной климатической системе такие явления, как южная осцилляция — Эль-Ниньо — или муссонная циркуляция в значительной мере обусловливают межгодовую изменчивость (см., например, Wyrtki, 1975; Ras-musson, Wallace, 1983). Вероятно, существуют также сложные эффекты в прибрежных зонах, где градиент температуры между сушей и морем меняет знак при летней инжекции аэрозоля и сильные горизонтальные градиенты температуры мщ-ут вызвать аномальную мезомасштабную циркуляцию. Нелинейность эффектов, вызванных влиянием введения аэрозоля на океан, требует использования полностью интерактивных (самосогласованных) моделей общей циркуляции океана и атмосферы. Исследовательские варианты моделей такого типа уже начинают применяться для климатических исследований. Для исследования мезомасштабных эффектов в системе океан — атмосфера требуется значительно более высокое разрешение, чем используется в современных моделях общей циркуляции. Такое разрешение можно реализовать с помощью вложенных моделей, когда модель общей циркуляции используется для установления начальных и граничных условий для одного или нескольких регионов, для которых расчеты ведутся по мезомасштабной модели.
4. При обсуждении климатических последствий основное внимание уделяется эффектам в масштабе региона или полушария. Результаты формулируются в терминах отклонений от нормальных климатических средних, получаемых по моделям в невозмущенном случае. Чтобы оценить реальные последствия, эти результаты должны быть рассмотрены с точки зрения влияния климатических изменений на биологические, экологические и сельскохозяйственные системы. Например, похолодание в средних и высоких широтах Северного полушария, значительное при летней инжекции дыма, в действительности может быть слабее обычных зимних холодов. Тем не менее, если такое похолодание возникнет внезапно в вегетационный период, оно вызовет гораздо более серьезные биологические последствия, чем зимние холода, так как нормальное наступление зимы происходит постепенно, и люди, животные и растения успевают подготовиться к ней. Также возможно, что эффекты будут более серьезными в субтропических широтах, где возникнет небольшое, но беспрецедентное похолодание, которое, вероятно, будет сопровождаться существенным снижением осадков. Оценка биологических последствий осложняется также необходимостью экстраполировать климатические прогнозы на возможные погодные флуктуации синоптического и мезомасштабов. Хотя эти проблемы детально обсуждаются в книге Харуэлла и Хатчинсона (Harwell, Hutchinson, 1985), здесь о них следует упомянуть как о возможном дополнительном направлении исследований климатических последствий ядерной войны.