Ядерная зима. Расчёты
Моделирование показывает, что использование в таком конфликте всего 100 боеприпасов мощностью не выше 15 кт каждый приведёт к падению продуктивности сельского хозяйства всей планеты на 10–25% по основным культурам на протяжении десятилетия.
Но какова будет мощность снарядов в гипотетическом конфликте?
Давайте рассмотрим краткие характеристики межконтинентальных баллистических ракет (МБР) США LGM-30G Minuteman III и российские МБР РС-20В "Воевода" (по классификации НАТО — SS-18 "Satan") и РС-28 "Сармат" - это основные стратегические наступательные вооружения сейчас на планете.
LGM-30G Minuteman III (США)
Тип боеголовок:
Разделяющаяся головная часть с блоками индивидуального наведения (MIRV).
Количество боевых блоков:
Изначально до 3 боеголовок, в настоящее время, согласно договору СНВ-III, оснащается одной боеголовкой.
Мощность боеголовок:
До 475 килотонн (W87) или 300 килотонн (W78).
РС-20В "Воевода" (СССР/Россия)
Тип боеголовок:
Разделяющаяся головная часть с блоками индивидуального наведения (MIRV).
Количество боевых блоков:
До 10 боеголовок.
Мощность боеголовок:
До 750–800 килотонн каждая.
РС-28 "Сармат" (Россия)
Тип боеголовок:
Разделяющаяся головная часть с блоками индивидуального наведения (MIRV).
Количество боевых блоков:
Может нести до 10–15 тяжёлых или до 24 лёгких боевых блоков (в зависимости от конфигурации).
Мощность боеголовок:
Около 500–750 килотонн на каждый боевой блок.
Общая ударная мощность одной ракеты может достигать 7,5 мегатонн!
Ну понятное дело, что в конфликте вряд-ли стороны ограничатся одним залпом - их могут быть сотни. Но для расчётов мы возьмём самый минимальный уровень - 15 мегатонн (это примерно суммарная мощность 2-х Сарматов...)
Оценка количества сажи, поднимающейся в атмосферу после ядерного взрыва мощностью 15 мегатонн в крупном городе
При взрыве ядерного заряда мощностью 15 мегатонн в густонаселённом городе с большим количеством асфальта, зданий и других горючих материалов, в атмосферу может быть выброшено огромное количество сажи (черного углерода). Определение точного количества сажи является сложной задачей из-за множества переменных факторов. Однако, основываясь на научных исследованиях и моделях, можно сделать приблизительную оценку.
🔶 Ключевые факторы, влияющие на количество сажи
Мощность взрыва и его характеристики
Мощность взрыва:
15 мегатонн — это взрыв огромной силы, значительно превышающий мощность бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки (около 15–20 килотонн).
Тип взрыва:
Воздушный взрыв (на высоте) эффективнее в создании масштабных пожаров по сравнению с наземным взрывом.
Наличие горючих материалов
Городская инфраструктура:
Высокая плотность зданий, сооружений, транспортных средств, асфальтированных дорог.
Материалы:
Дерево, пластик, бумага, синтетические материалы, нефть и другие горючие вещества.
Плотность застройки:
Чем выше плотность, тем больше материалов для горения.
Условия горения
Температура и интенсивность пожаров:
Высокие температуры способствуют образованию большего количества сажи.
Кислородное снабжение:
Ограниченный доступ кислорода (как в условиях огненного шторма) увеличивает неполное сгорание и, следовательно, образование сажи.
Погодные условия:
Ветер может способствовать распространению пожаров и подъёму сажи в атмосферу.
Подъем сажи в атмосферу
Конвективные потоки:
Интенсивные пожары создают сильные восходящие потоки воздуха.
Высота подъёма:
Сажа, поднятая в стратосферу, может оставаться в атмосфере длительное время и иметь глобальные климатические последствия.
🔶 Приблизительная оценка количества сажи
Работы учёных Оуэна Туна, Алана Робока и их коллег в области ядерной зимы предоставляют оценки количества сажи, выбрасываемой при ядерных конфликтах. Многие модели основываются на сценариях с использованием нескольких ядерных зарядов меньшей мощности (например, 100 зарядов по 15 килотонн).
Исследования предполагают, что при ядерном взрыве в городских условиях вырабатывается от 0,1 до 0,5 тераграмм (Тг) сажи на мегатонну взрывной мощности.
*1 Тераграмм (Тг)= 1 миллион тонн.
Давайте применим эти данные к взрыву мощностью 15 мегатонн:
Итого, ожидается выброс от 1,5 до 7,5 Тг сажи.
*Источники:
Выброс 8 миллионов тонн сажи в атмосферу в результате ядерного взрыва представляет собой катастрофическое событие, способное вызвать значительные изменения в глобальном климате.
Сажа (чёрный углерод) обладает высокой способностью поглощать солнечное излучение. Когда сажа поднимается в стратосферу, она образует слой аэрозолей, который блокирует часть солнечного света, снижая количество энергии, достигающей поверхности Земли.
Есть такое понятие - Радиационный баланс. Это разница между входящим солнечным излучением и исходящим тепловым излучением Земли. Накопление сажи в атмосфере увеличивает альбедо (отражательную способность) атмосферы, но снижает альбедо поверхности из-за меньшего количества поступающего света. Это приводит к охлаждению поверхности Земли и изменению температурных градиентов.
Стратосферная сажа может оставаться в атмосфере от нескольких месяцев до нескольких лет.
Отсутствие осадков в стратосфере затрудняет удаление частиц, продлевая их влияние на климат. Снижение средней глобальной температуры может достигать от 1 до 15 градусов Цельсия в зависимости от модели и региона.
Естественно, максимальное охлаждение наблюдается в первые несколько лет после выброса сажи. Исследования показывают, что выброс 5 миллионов тонн сажи может привести к снижению средней глобальной температуры на 1-2 градуса Цельсия, тогда как 150 миллионов тонн могут вызвать охлаждение на 8-15 градусов.
Сокращение солнечного света влияет на циркуляцию атмосферы, изменяя паттерны ветров и осадков (возможно снижение глобальных осадков на 10-20%.). Нарушение муссонных циклов может привести к засухам в некоторых регионах и наводнениям в других.
Помимо этого, химические реакции с участием сажи и окислов азота могут привести к разрушению озонового слоя, что в конечном итоге может привести к увеличению уровня ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, повышая риски для здоровья людей и экосистем.
Воздействие на биосферу и сельское хозяйство
Недостаток солнечного света замедляет фотосинтез, уменьшая рост растений, что в итоге почти наверняка приведёт к глобальному голоду из-за сокращения производства продовольствия. Также нужно учитывать, что резкие климатические изменения могут привести к гибели видов, особенно тех, которые не могут быстро адаптироваться.
На море тоже не всё будет гладко. Снижение температуры поверхности океанов может нарушить морские пищевые цепочки.
Аномальные морозы, сильные ветры, бури могут стать более частыми и интенсивными.
Человечество будет подстраиваться к этим условиям, что приведёт к перемещению миллионов людей в поисках еды и благоприятного климата. Разрушение озонового слоя повышает риск рака кожи, катаракты и ослабления иммунной системы. Ослабленные организмы более подвержены инфекциям - что также в условиях интенсивного перемещения может вызывать пандемии.
Естественно, борьба за ресурсы может привести к социальным и международным конфликтам - что усилит процесс перемещения людей, голод и пандемии...
Климатические изменения могут сохраняться от 5 до 10 лет или дольше, в зависимости от количества сажи и атмосферных процессов. Частицы будут постепенно оседать или удаляться из атмосферы через химические реакции.
Дополнительная проблема заключается в создании негативных циклов. Охлаждение поверхности Земли может привести к увеличению площади снежного и ледяного покрова, увеличивая альбедо Земли и тем самым усиливая охлаждение. Т.е. возникает цикл усиления проблемы. Также возможны изменения в океанических течениях и биогеохимических циклах.
Многие сравнивают выбросы сажи после ядерного взрыва с вулканическими извержениями. Мне кажется, это некорректное сравнение. Вулканические аэрозоли состоят в основном из сернистых соединений, тогда как сажевые частицы от ядерных взрывов обладают более высокой способностью поглощать солнечное излучение, что может усилить охлаждающий эффект.
Есть также данные о выбросах в ходе испытания ядерного оружия. Они тоже могут ввести нас в заблуждение, так как в реальности взрыв будет происходить скорее всего в густонаселённых городах, где совсем другое количество "превращённых в аэрозоль материалов" - таких как асфальт, здания, автомобили и т.д.
Но даже если посмотреть на историю, то извержение вулкана Тамбора (1815 год) привело к глобальному снижению температуры из-за выброса вулканических аэрозолей, последствиями которого стали неурожаи и голод в различных частях мира.
Извержение вулкана Пинатубо (1991) привело к снижению глобальной температуры на 0,5 градуса Цельсия в течение года.