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核战争及核冬天

核战争带来的大气烟雾会导致毁灭性的全球变冷么?

插曲 #16, 2013年06月11日
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穿上你的外套,今天我们要走进核冬天,也就是核战争后理论上会产生的灾难性的全球变冷时期。有人说,一旦核战争发生,带来的核冬天肯定会重创农业生产,让数十亿人死去;也有人认为这是言过其实,甚至完全是反核活动分子编造出来的说法。核冬天的情况真有可能会发生么,它可否被用作禁止核武器的理由呢?

我们今天不是要探讨核战争带来的其它各种巨大影响,也不是要证明它的害处。因为这些都是显而易见的。核爆炸的显著影响,包括爆破当时和后续的放射性沉降,都是无可争议的,已经有了公论。不过,尽管其带来的毁灭性影响非常惊人,但它对环境的长远作用却是微不足道的。那么,是什么会导致核冬天呢?

核冬天的概念是1983年开始出现于主流媒体的,当时的国际性组织"TTAPS"(以作者理查德∙图尔克,欧文∙图恩,托马斯∙阿克曼,詹姆斯∙波拉克和卡尔∙萨根的首字母命名)通过评估已有的研究结果并用计算机做了气候模拟,来推测大量烟尘被释放到大气里会产生什么后果。这些烟尘并非来自核爆炸本身,而是后续引起的山林大火和建筑物火灾。假设在全球人口中心引燃150枚核弹,那会引起很多火灾,带来人类历史上前所未有的大量烟尘。TTAPS团队的成员也继而发表了更多相关论文,修正和改进他们的预测,不过总体来说结果都是相似的。

当使用相同的输入变量时,不同科学家运行的模拟实验结果,至少在大方向上都达成一致。不过,需要强调的是存在很多不同的变量。这些研究都有一个主要弱点,就是它们运用的变量其中的一个,也是很重要的一个:核爆炸引起的火灾究竟会产生多少烟尘?1986年,来自美国武器研究劳伦斯利物莫尔国家实验室的乔伊斯∙本内尔在"自然"期刊上发表了一篇文章,指出这一个特定的变量是决定核爆炸带来的烟尘影响究竟是微量还是巨量的关键。她也发现已发表的估计数字在这一点上相差极大。

本内尔的文章并不是对TTAPS预测挑刺的唯一声音。只是,这一现象常常被曲解。各种模拟实验结果的差异只是程度上的不同。外行人听到这类反对意见,常常就会认为"核冬天是被揭穿的虚假现象"或者那只是不足取信的传闻。事实并不是这样。最常被引用,和最具批判性的文章可能是斯塔里∙汤普森和斯蒂芬∙施耐德于1986年在外交事务季刊上发表的文章"重新评估核冬天"。但他们也并没有否定这个概念,而是将其修订为核秋天。

现在,我们谈到了问题的实质。当一定量的烟雾释放到大气中,按某种方式分布,对气候有多大影响,持续多长时间,这个我们是有相当确切的答案。不过,核战争之后一个城市燃烧会产生多少烟雾,这个我们只能猜测。我们的猜测并非没有根据,但是不同的城市在各个方面的情况都相差迥异。让我们回顾一下历史,看能有什么所得。

显而易见的一个问题是:很多国家都进行过核试验,有没有哪次试验产生过预测中的那些影响呢?历史上大约有2000多枚核炸弹被引爆过,其中少于一半是在大气中引爆,并且能被看作是战争级别。并没有一例试验产生过有害环境的烟雾,而其中的缘故非常简单。核试验都不是在有着成千上万易燃建筑的城市里进行的,一般都是在沙漠或海里,不会造成后续的火灾。

那么现实生活中受到过原子弹攻击的两个城市,广岛和长崎情况怎样呢?关于这两个城市后续火灾的资料不好找,因为这不是人们关注的话题。广岛是发生过火焰风暴,形成了一个单独巨大的火焰在中心吸收氧气,在其周围伴随着强劲的风力,爆炸后风暴持续了2到3小时。核爆六小时之后,在其半径1.5公里范围内的可燃物几乎都消失殆尽,火焰也差不多熄灭了,超过8平方公里的范围被付之一炬。关于残留物和火风暴范围之外的后续火灾资料非常稀缺,不过似乎核爆后的24小时内发生过成百上千例小型火灾。在之后几天空拍的广岛照片上没有显示大量烟尘堆积的现象。

袭击长崎的炸弹威力更大,不过由于其地理因素,并没有形成火焰风暴。广岛的地势是处于平原中心,而长崎是依山而建,被一个大的港口分裂开来。当时有不少分布广泛的后续火灾,而长崎的消防员不得不用受损的供水系统来扑救。足足花了几天时间,很多小的建筑火灾才得到控制或者自己烧尽了。不过,由于地理优势,长崎的火灾比广岛要少的多。核爆后拍下的照片也没有显示大气中有大量烟尘。

1991年,伊拉克军队从科威特撤军前,点燃了当地700座油井,大火持续了8个月,释放出百万吨烟尘到大气中。TTAPS团队当时预测全球气候会发生变化,不过还好并没有实现。卡尔∙萨根在自己的"魔鬼出没的世界"一书里讨论了这个错误,之后的试验也找到了错误的原因。在一个广阔区域里,单独的小型烟羽,没有产生足够的浮升力,将烟尘送入大气层,尽管从理论上来说产生的烟尘数量是足够的。当时波斯海湾的气温有所下降,不过这个影响只是局部的。

其它一些灾难性事件则证明了核冬天假想并不是毫无可能。也是1991年,菲律宾的皮纳图博火山爆发,将一千七百万吨微粒送入大气中,引起全球范围内数月的温度下降大约一度 。日照量降低了10%。不过,这次降温并未对农业产生长期影响。

和六百五十万年前使恐龙和其它物种灭绝的K-T事件比起来,皮纳图博火山只是微不足道。按照科学推理,当时一颗小行星带着百万亿吨的破坏力撞向地球,整个世界几乎全部着火了。K-T分界线就是证据,它是在全世界都能找到的一层粘土。在之后10年里,日照量减少了10%到20%,这引起各个物种,从植物到食草动物再到食肉动物连锁性的大规模灭绝。

不过,我们不能推断核战争会带来类似的影响。时代在改变,这也包括战争的方式。各个国家不再象5,60年代那样囤积大量破坏性巨大的武器了,现今典型的武器产量是百万吨级的百分之几。如今美国的传统军力很厉害,可以只用传统武器就能一夜之间让一个国家失去发动大型战争的能力。但这不代表它就不再需要核武器了。如果有另一个超级大国率先使用核武器打击美国,按照恐怖制衡理论,美国回应的也很有可能是核武器。但如果是小国先开战呢?如果有人将核武器放在车里,停在主要城市里引爆呢?在现今时代,超级大国受到攻击时已经不太容易找到回击的对象了。

那些并非超级大国的国家也逐渐在发展核武。印度和巴基斯坦正竞相成为核武国家。以色列的宿敌可能会用核武器打突击战。朝鲜和伊朗的举动也无人能预料。区域性的小型核战争还是很有可能发生的。根据TTAPS的最坏估计,每次核爆炸带来的火灾会产生大约一百万吨烟尘。这类小型区域核战预计会使用大约50枚核弹(与之相比,全球性核战会用到150枚)。因此,依据最坏的预测,现今最有可能发生的核战带来的气候影响类似于三个皮纳图博火山爆发,和K-T灭绝事件相比还是差了很多个级别。

所以,如果采用的变量都是最不理想的情况,我们得到的最坏预测将是核冬天,不过实际上更有可能发生的是程度要轻许多的核秋天,而那也极大取决于一些变量,例如战争是否发生在作物生长季节。在洛杉矶引爆一个炸弹可能会引起历史上最大的火风暴,而在巴基斯坦山里点燃炸弹可能根本不会引起火灾。有太多不可预测的变量,除非核战真的发生,否则我们很难了解核爆炸后的火灾究竟会带来怎样的气候影响。当然,我们对核战争会带来的许多严重后果非常清楚,如果战争真的发生,核秋天可能是其中最少引人关注的一项了。物理学家弗里曼∙戴森曾经做过一个很好的表述,他说"TTAPS绝对是科学界的极端组织,但是我并没有动力来纠正公众的观点… 毕竟谁想被扣上拥护核战争的帽子呢?"

 

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