Ядролық соғыстың климатқа әсері гипотезасы

Кіріспе

Ядролық соғыстың болжамды климаттық әсері

Ядролық қыс – кең ауқымды ядролық соғыстан кейін пайда болатын, кең таралған өрт дауылдарынан туындайтын ауыр және ұзаққа созылатын жаһандық климаттың суыну әсері. Бұл гипотезаның негізі – мұндай өрттердің стратосфераға күйе түйірін жіберуі, ол жер бетіне тікелей күн сәулесінің жетіп тоқтауына кедергі келтіреді. Соның салдарынан болатын суыну егіншілік дақылдарының кең ауқымда қырылуына және ашаршылыққа алып келеді деп болжанады. Ядролық қыс сценарийлерінің компьютерлік модельдерін жасау кезінде зерттеушілер Екінші дүниежүзілік соғыстағы Гамбург қаласын бомбалауды және Хиросимадағы өрт дауылдарын, күйе түйірінің стратосфераға түсуі мүмкін болған жағдайлардың мысалы ретінде пайдаланады, сондай-ақ табиғи, кең аумақты өрт дауылдарының қазіргі заманғы бақылауларын да қолданады.

Жалпы

"Ядролық қыс" немесе бастапқыда "ядролық көлеңке" деп аталған ғылыми тұжырым 1980-ші жылдары қарастырыла бастады, себебі бұрынғы гипотеза – от шарынан пайда болатын NOx эмиссиялары озон қабатын жояды деген болжам – өзінің сенімділігін жоғалтқаннан кейін бұл анық болды. Бұл модельдік сценарийлерде қалалар, мұнай өңдеу зауыттары және шалғынды жерлердегі зымыран шахталарының үстінде белгісіз мөлшердегі күйелі бұлттардың пайда болады деп есептелді. Зерттеушілер күйенің мөлшерін анықтағаннан кейін, осы күйелі бұлттардың климатқа тигізетін әсерін модельдейді. "Ядролық қыс" термині 1983 жылы Ричард П. Турко жасаған неологизм, ол "ядролық көлеңке" идеясын зерттеу үшін жасалған бір өлшемді компьютерлік модельге сілтеме жасады. Бұл модельде үлкен мөлшердегі күйе мен түтін бірнеше жыл бойы ауада қалып, планета температурасының күрт төмендеуіне әкеледі деп болжаныпты. 1991 жылы Кувейттегі мұнай өрттерінің әсеріне қатысты болжамдар сәтсіз аяқталғаннан кейін, бұл гипотезаны қолдайтын климаттанушылардың негізгі тобы осы тақырыпта жаңа жарияланған еңбектерсіз он жылдан астам уақыт өткізді. Соңғы кезде 1980-ші жылдардағы белгілі модельдеушілердің тобы компьютерлік модельдердің нәтижелерін қайтадан жариялай бастады. Бұл жаңа модельдер бұрынғы модельдермен бірдей жалпы нәтижелерге қол жеткізеді, атап айтқанда, 1945 жылы Хиросимада байқалған қарқындылығымен салыстыратын 100 отты дауылдың тұтануы "шағын" ядролық қыстың пайда болуына әкелуі мүмкін. Бұл отты дауылдар күйенің (әсіресе қара көміртегінің) Жердің стратосферасына енуіне әкеледі, бұл жер бетінің температурасын төмендететін анти-парник эффектін тудырады. Алан Робоктың моделіндегі осы салқындатудың күші 100 мұндай отты дауылдың жиынтық әсері жаһандық климатты шамамен 1°C-қа салқындата алады, бұл келесі екі-үш жыл ішінде антропогендік жаһандық жылынудың шамасын толығымен жояды. Робок және оның әріптестері жаһандық азық-түлік өндірісіне тигізетін әсерін модельдеп, стратосфераға 5 Тг-нан астам күйенің енгізілуі бірнеше жылға созылатын азық-түлік тапшылығына әкеледі деп болжайды. Олардың моделі бойынша мал шаруашылығы мен су өнімдерінің өндірісі барлық елдерде де өсімдік өнімінің азаюын толықтыра алмайды, ал азық-түлік қалдықтарын азайту сияқты бейімделу шаралары қол жетімді калория мөлшерін арттыруға шектеулі әсер етеді. 1952 жылы Элюгелаб аралында Айви Майк (10,4 мегатонна) бомбасын сынақтан өткізуге дейін бірнеше апта бұрын жарылыстан көтерілген аэрозольдер Жерді салқындатуы мүмкін деген алаңдаушылық туды. АҚШ Әуе күштерінің майоры Норайр Луледжиан және астроном Натаражан Висванатан осы мүмкіндікті зерттеді, олардың нәтижелерін "Супер қарудың әлем климатына әсері" еңбегінде жариялады, оның таралуы қатаң бақыланды. Бұл есеп Қорғаныс қатерлерін азайту агенттігінің 2013 жылғы есебінде "ядролық қыс" тұжырымдамасының бастапқы зерттеуі ретінде сипатталды. Онда жарылыс климаттың өзгеруіне әкелмейтіні көрсетілді. Тынық мұхиты аралдарындағы 1952 жылы Айви Майк және 1954 жылы Касл Браво (15 Мт) сияқты жоғары өнімді сутегі бомбаларының көптеген жер бетіндегі жарылыстарының азаматтық қорғанысқа тигізетін әсері 1957 жылы Сэмюэл Гласстон редакциялаған "Ядролық қарудың әсері" есебінде сипатталған. Бұл кітаптың "Ядролық бомбалар мен ауа райы" деген бөлімінде былай делінген: "1883 жылы Кракатаудағы сияқты күшті жанартау жарылыстары кезінде көтерілген шаң Жерге жететін күн сәулесінің айтарлықтай азаюына себеп болады. Сонымен қатар, күн сәулесінің деректері ешбір ядролық жарылыс жер бетіндегі тікелей күн сәулесінің өзгеруіне әкелмегенін көрсетеді". 1956 жылы АҚШ-тың ауа райы бюросы мегатондық қашықтықтағы жер бетіндегі жарылыстармен жеткілікті көлемдегі топырақ көтеріліп, жаңа мұз дәуірін тудыруы мүмкін ядролық соғыс болуы мүмкін деп санайтын. 1966 жылы RAND корпорациясының Е. С. Баттеннің "Ядролық соғыстың ауа райы мен климатқа әсері" атты меморандумында, негізінен, жер бетіндегі жарылыстардан болатын ықтимал шаң әсерлерін талдап, "құқық қалдықтарының әсерінен басқа, ядролық жарылыстардан туындаған кең ауқымды өрттер аймақтың беткі сипаттарын өзгертіп, жергілікті ауа райын өзгерте алады. Бірақ олардың нақты сипаты, ауқымы мен шамасын анықтау үшін атмосфера туралы толыққанды білім қажет". 1975 жылы жарияланған АҚШ Ұлттық зерттеулер кеңесінің (NRC) "Бірнеше ядролық қарудың жарылуының ұзақ мерзімді әсері" кітабында қазіргі арсеналдағы 4000 Мт ядролық соғыс Кракатау жарылымынан стратосфераға әлдеқайда аз шаң қалдыратынын мәлімдеді. Шаң мен азот оксидтерінің әсері, ең көп болғанда, шамалы климаттық салқындатуға әкеледі, бұл "әдеттегі жаһандық климаттың өзгеру шегінде болады, бірақ одан да күшті климаттық өзгерістердің мүмкіндігі жоқ емес". 1985 жылғы есепте, "Атомдық жарылыстың атмосфераға тигізетін әсері", Ядролық жарылыстардың атмосфералық әсерлері жөніндегі комитет 1 Мт жер бетіндегі жарылыстан кейін стратосфераға түсетін шаң мөлшерінің "сенімді" бағасы 0,3 тераграммды құрайды, оның 8 пайызы микрометр диапазонында болады деп мәлімдеді. Топырақ шаңынан болатын салқындату 1992 жылы АҚШ Ұлттық ғылым академиясының (NAS) геоинженеринг жөніндегі есебінде қайта қарастырылды, онда атмосфералық көміртегі диоксидінің екі еселенуінен туындаған жылуды азайту үшін (яғни, шамамен 2°C салқындату үшін) 1010 кг (10 тераграмм) стратосфераға енгізілген топырақ шаңының 0,1-ден 1 микрометрге дейінгі бөлшектері қажет екені бағаланды. 1969 жылы Пол Крутцен азот оксидтерінің (NOx) озон қабатын/стратосфералық озонды жоюға тиімді катализатор болатынын ашты. 1970-ші жылдардағы стратосферада ұшатын үстін-бастын жылдамдықты (SST) ұшақтарының қозғалтқыштарынан пайда болатын NOx әсерлерін зерттегеннен кейін 1974 жылы Джон Хэмпсон Nature журналында ядролық от шарының құрамындағы NOx пайда болуына байланысты толыққанды ядролық соғыс озон қабатының жоғалуына, мүмкін, Жерді бір жыл немесе одан да көп уақытқа дейін ультракүлгін сәулеленуге ұшыратуы мүмкін екенін айтты. 1975 жылы Хэмпсонның гипотезасы "тікелей" әкелді. 1976 жылы, бұрынғы атмосфералық ядролық сынақтың озон қабатына тигізген әсерін өлшеу туралы зерттеу, алғашқы уайымды модельдік есептеулерден кейін, ядролық жарылыстардың озонды жоюға кінәлі еместігін анықтады. Сонымен қатар, 1981 жылғы мақалада озонның жойылуына қатысты модельдер мен алынған физикалық өлшемдердің сәйкес келмейтіні, себебі ешқандай жойылу байқалмағаны анықталды. 1945 жылдан 1971 жылға дейін барлығы шамамен 500 Мт атмосферада жарылды, 1961–1962 жылдары ең жоғары деңгейге жетті, ол кезде АҚШ және Кеңес Одағы атмосферада 340 Мт жарылды. Осы ең жоғары деңгейде екі елдің ядролық сынақ серияларының көп мегатондық жарылыстарымен, эксклюзивті зерттеуде, шамамен 300 Мт энергия шығарылды. Осының салдарынан, 3 × 1034 қосымша азот оксиді молекуласы (шамамен 5000 тонна Мт-қа, 5 × 109 грамм мегатоннаға) стратосфераға енген деп есептеледі, және 1963 жылы 2,2 пайыздық озонның азаюы байқалса да, төмендеу 1961 жылға дейін басталған және басқа метеорологиялық әсерлерге байланысты деп саналады. Алайда, Мартин ақырында "ірі ядролық соғыстың контекстінде" озонның нашаруы маңызды мәселе болмайды деп қорытындылайды. Мартин озонның жоғалуына және осылайша егістердің кең ауқымда жойылуына әкелетін ультракүлгін сәулеленудің ұлғаюы туралы көзқарастарды, Джонатан Ше... сияқты жақтағандардың пікірін сипаттайды.

"Nuclear winter", or as it was initially termed, "nuclear twilight", began to be considered as a scientific concept in the 1980s after it became clear that an earlier hypothesis predicting that fireball generated NOx emissions would devastate the ozone layer was losing credibility. In these model scenarios, various soot clouds containing uncertain quantities of soot were assumed to form over cities, oil refineries, and more rural missile silos. Once the quantity of soot is decided upon by the researchers, the climate effects of these soot clouds are then modeled. The term "nuclear winter" was a neologism coined in 1983 by Richard P. Turco in reference to a one dimensional computer model created to examine the "nuclear twilight" idea. This model projected that massive quantities of soot and smoke would remain aloft in the air for on the order of years, causing a severe planet wide drop in temperature. After the failure of the predictions on the effects of the 1991 Kuwait oil fires that were made by the primary team of climatologists that advocate the hypothesis, over a decade passed without new published papers on the topic. More recently, the same team of prominent modellers from the 1980s have begun again to publish the outputs of computer models. These newer models produce the same general findings as their old ones, namely that the ignition of 100 firestorms, each comparable in intensity to that observed in Hiroshima in 1945, could produce a "small" nuclear winter. These firestorms would result in the injection of soot (specifically black carbon) into the Earth's stratosphere, producing an anti greenhouse effect that would lower the Earth's surface temperature. The severity of this cooling in Alan Robock's model suggests that the cumulative products of 100 of these firestorms could cool the global climate by approximately 1 °C (1.8 °F), largely eliminating the magnitude of anthropogenic global warming for the next roughly two or three years. Robock and his collaborators have modeled the effect on global food production, and project that the injection of more than 5 Tg of soot into the stratosphere would lead to mass food shortages persisting for several years. According to their model, livestock and aquatic food production would be unable to compensate for reduced crop output in almost all countries, and adaptation measures such as food waste reduction would have limited impact on increasing available calories. In 1952, a few weeks prior to the Ivy Mike (10.4 megaton) bomb test on Elugelab Island, there were concerns that the aerosols lifted by the explosion might cool the Earth. Major Norair Lulejian, USAF, and astronomer Natarajan Visvanathan studied this possibility, reporting their findings in Effects of Superweapons Upon the Climate of the World, the distribution of which was tightly controlled. This report is described in a 2013 report by the Defense Threat Reduction Agency as the initial study of the "nuclear winter" concept. It indicated no appreciable chance of explosion induced climate change. The implications for civil defense of numerous surface bursts of high yield hydrogen bomb explosions on Pacific Proving Ground islands such as those of Ivy Mike in 1952 and Castle Bravo (15 Mt) in 1954 were described in a 1957 report on The Effects of Nuclear Weapons, edited by Samuel Glasstone. A section in that book entitled "Nuclear Bombs and the Weather" states: "The dust raised in severe volcanic eruptions, such as that at Krakatoa in 1883, is known to cause a noticeable reduction in the sunlight reaching the earth The amount of [soil or other surface] debris remaining in the atmosphere after the explosion of even the largest nuclear weapons is probably not more than about one percent or so of that raised by the Krakatoa eruption. Further, solar radiation records reveal that none of the nuclear explosions to date has resulted in any detectable change in the direct sunlight recorded on the ground." The US Weather Bureau in 1956 regarded it as conceivable that a large enough nuclear war with megaton range surface detonations could lift enough soil to cause a new ice age. The 1966 RAND corporation memorandum The Effects of Nuclear War on the Weather and Climate by E. S. Batten, while primarily analysing potential dust effects from surface bursts, notes that "in addition to the effects of the debris, extensive fires ignited by nuclear detonations might change the surface characteristics of the area and modify local weather patterns however, a more thorough knowledge of the atmosphere is necessary to determine their exact nature, extent, and magnitude." In the United States National Research Council (NRC) book Long Term Worldwide Effects of Multiple Nuclear Weapons Detonations published in 1975, it states that a nuclear war involving 4,000 Mt from present arsenals would probably deposit much less dust in the stratosphere than the Krakatoa eruption, judging that the effect of dust and oxides of nitrogen would probably be slight climatic cooling which "would probably lie within normal global climatic variability, but the possibility of climatic changes of a more dramatic nature cannot be ruled out". In the 1985 report, The Effects on the Atmosphere of a Major Nuclear Exchange, the Committee on the Atmospheric Effects of Nuclear Explosions argues that a "plausible" estimate on the amount of stratospheric dust injected following a surface burst of 1 Mt is 0.3 teragrams, of which 8 percent would be in the micrometer range. The potential cooling from soil dust was again looked at in 1992, in a US National Academy of Sciences (NAS) report on geoengineering, which estimated that about 1010 kg (10 teragrams) of stratospheric injected soil dust with particulate grain dimensions of 0.1 to 1 micrometer would be required to mitigate the warming from a doubling of atmospheric carbon dioxide, that is, to produce ~2 °C of cooling. In 1969, Paul Crutzen discovered that oxides of nitrogen (NOx) could be an efficient catalyst for the destruction of the ozone layer/stratospheric ozone. Following studies on the potential effects of NOx generated by engine heat in stratosphere flying Supersonic Transport (SST) airplanes in the 1970s, in 1974, John Hampson suggested in the journal Nature that due to the creation of atmospheric NOx by nuclear fireballs, a full scale nuclear exchange could result in depletion of the ozone shield, possibly subjecting the earth to ultraviolet radiation for a year or more. In 1975, Hampson's hypothesis "led directly" In 1976, a study on the experimental measurements of an earlier atmospheric nuclear test as it affected the ozone layer also found that nuclear detonations are exonerated of depleting ozone, after the at first alarming model calculations of the time. Similarly, a 1981 paper found that the models on ozone destruction from one test and the physical measurements taken were in disagreement, as no destruction was observed. In total, about 500 Mt were atmospherically detonated between 1945 and 1971, peaking in 1961–1962, when 340 Mt were detonated in the atmosphere by the United States and Soviet Union. During this peak, with the multi megaton range detonations of the two nations nuclear test series, in exclusive examination, a total yield estimated at 300 Mt of energy was released. Due to this, 3 × 1034 additional molecules of nitric oxide (about 5,000 tons per Mt, 5 × 109 grams per megaton) are believed to have entered the stratosphere, and while ozone depletion of 2.2 percent was noted in 1963, the decline had started prior to 1961 and is believed to have been caused by other meteorological effects. However, Martin ultimately concludes that it is "unlikely that in the context of a major nuclear war" ozone degradation would be of serious concern. Martin describes views about potential ozone loss and therefore increases in ultraviolet light leading to the widespread destruction of crops, as advocated by Jonathan Schell in The Fate of the Earth, as highly unlikely.

Ғылыми фантастика

Климаттың салқындауы ядролық соғыстың салдары болуы мүмкін деген алғашқы жарияланған ұсынысты Пол Андерсон мен Ф.Н. Уолдроп "Ертеңгі күннің балалары" атты әңгімесінде, 1947 жылдың наурыз айында жарық көрген Astounding Science Fiction журналында келтірген. Әңгіме негізінен мутанттарды іздейтін ғалымдар тобы туралы, соңғы ядролық соғыстан кейін күн сәулесін тосқан шаңнан туындаған "Фимбулқысы" туралы ескертеді және ол тіпті жаңа мұз дәуірін бастауы мүмкін деп болжайды. Андерсон 1961 жылы осы әңгімеге негізделген роман жазып, оны "Сумерек әлемі" деп атады. Дегенмен, "компьютерлік модельдер тым қарапайым болды, ал түтін мен басқа аэрозольдер туралы деректер әлі де жеткіліксіз болғандықтан, ғалымдар нақты айта алмады". 1980 жылы Швед Корольдік Ғылым академиясының Ambio журналында жарияланған Пол Дж. Крутцен мен Джон В. Биркс 1982 жылы жариялануға дайындалды. Алайда, олар ядролық оқ-дәрілердің саны артып, бірақ қуаты төмендеген, мегатондық емес ядролық оқ-дәрілерге қарай үрдіс (ММБР оқ-дәрілерінің дәлдігін арттыру арқасында мүмкін болды) озон қабатының қаупі "өте маңызды емес" екенін анықтады. Ambio журналының сол санында жарық көрген Крутцен мен Биркстің "Түскі сумерегі" атты мақаласында советтік атмосфера ғалымы Георгий Голицын Марстағы шаңды Жер атмосферасындағы қара күйеге қатысты зерттеулерін қолданды. Ядролық қыс зерттеулерінде Марс шаңды модельдерін қолдану 1971 жылы советтік "Марс-2" ғарыш кемесі қызыл планетаға жетіп, жаһандық шаң бұлтын байқағаннан кейін басталды. Орбиталық құралдар және 1971 жылғы "Марс-3" қондырғысы қызыл планета бетіндегі температураның шаң бұлтының үстіндегі температурадан әлдеқайда төмен екенін анықтады. Осы байқаулардан кейін Голицын астроном Карл Саганнан екі телеграмма алды, онда Саган Голицыннен "осы құбылысты түсіну және бағалауды зерттеуді" сұрады. Голицын сол кезде "Марста шаң қалай пайда болатынын және оның жаһандық масштабқа қалай жететінін түсіндіретін теория ұсынғанын" айтады. Голицын институтының қызметкері Марстағы суыну құбылысын сипаттау үшін шаңды дауылдардың моделін жасады. Голицын өзінің моделінің 1982 жылы Швециядағы КСРО мен АҚШ арасындағы гипотетикалық ядролық соғыстың салдарына арналған журналды оқығаннан кейін қара күйеге де қатысты болатынын сезді. Осы комитеттің мақұлдауынан кейін 1983 жылдың қыркүйегінде Голицын "ядролық қыс" әсерінің алғашқы компьютерлік моделін "Ресей Ғылым академиясының хабаршысы" газетінде жариялады. 1982 жылдың 31 қазанында Голицын мен Гинзбургтің моделі мен нәтижелері Вашингтонда өткен "Ядролық соғыстан кейінгі әлем" конференциясында таныстырылды. Саган да 1950-1960 жылдары А119 жобасымен айналысқан, онда ол Ай топырағының қозғалысын және ұзақтығын модельдеуге тырысты. 1982 жылы "Түскі сумерегі" жарияланғаннан кейін TTAPS тобы ядролық соғыстың атмосфералық салдарына қатысты 1 өлшемді есептеулік модельдеуді зерттеуді бастағанын айтты, бірақ 1983 жылдың соңында ғана Science журналында мақала жариялады. "Ядролық қыс" терминін Түрко жариялану алдында қолданған. Бұл алғашқы жұмыста TTAPS ірі ядролық соғыстан туындайтын түтін мен шаңның жалпы көлемін бағалауға негізделген, содан кейін атмосфералық сәулелену балансы мен температура құрылымына осы көлемнің әсерін талдауды бастады. Шаң мен түтін әсерін есептеу үшін олар Жердің төменгі атмосферасының (мезопаузаға дейін) бір өлшемді микрофизикалық/радиациялық беру моделін қолданды, ол жаһандық климаттың өзгеруінің тік сипаттамаларын ғана анықтады. Алайда, ядролық соғыстың экологиялық салдарына қызығушылық Голицыннің қыркүйектегі мақаласынан кейін де КСРО-да жалғасты. Владимир Александров пен Г.И. Стенчиков 1983 жылдың желтоқсанында климаттық салдарлар туралы мақала жариялады, бірақ қазіргі TTAPS мақаласынан өзгеше, бұл мақала үш өлшемді жаһандық айналым моделімен жүргізілген симуляцияларға негізделген. Осы зерттеулерде қолданылған 1D радиациялық конвекциялық модельдер соғыс аяқталғаннан кейін 14 және 35 күн аралығында 15–42 °C-қа дейін салқындату нәтижелерін көрсетті, ал "базалық" температура шамамен 20 °C болды. 3D GCM-ді қолдана отырып жасалған көбірек күрделі есептеулер ұқсас нәтижелерге әкелді: температураның шамамен 20 °C-қа төмендеуі, бірақ аймақтық айырмашылықтармен. Барлық есептеулер шаң қабатының жоғарғы жағында үлкен жылуды (80 °C-қа дейін) көрсетті; бұл сол жердегі циркуляцияның өзгеруін және бұл бұлттың төмен ендіктерге және оңтүстік жарты шарға таралу мүмкіндігін білдіреді.

The first published suggestion that cooling of the climate could be an effect of a nuclear war, appears to have been originally put forth by Poul Anderson and F. N. Waldrop in their story "Tomorrow's Children", in the March 1947 issue of the Astounding Science Fiction magazine. The story, primarily about a team of scientists hunting down mutants, warns of a "Fimbulwinter" caused by dust that blocked sunlight after a recent nuclear war and speculated that it may even trigger a new Ice Age. Anderson went on to publish a novel based partly on this story in 1961, titling it Twilight World. However, "the computer models were so simplified, and the data on smoke and other aerosols were still so poor, that the scientists could say nothing for certain". launched in 1980 by Ambio, a journal of the Royal Swedish Academy of Sciences, Paul J. Crutzen and John W. Birks began preparing for the 1982 publication of a calculation on the effects of nuclear war on stratospheric ozone, using the latest models of the time. However, they found that as a result of the trend towards more numerous but less energetic, sub megaton range nuclear warheads (made possible by the march to increase ICBM warhead accuracy), the ozone layer danger was "not very significant". published in the same edition of Ambio that carried Crutzen and Birks's paper "Twilight at Noon", Soviet atmospheric scientist Georgy Golitsyn applied his research on Mars dust storms to soot in the Earth's atmosphere. The use of these influential Martian dust storm models in nuclear winter research began in 1971, when the Soviet spacecraft Mars 2 arrived at the red planet and observed a global dust cloud. The orbiting instruments together with the 1971 Mars 3 lander determined that temperatures on the surface of the red planet were considerably colder than temperatures at the top of the dust cloud. Following these observations, Golitsyn received two telegrams from astronomer Carl Sagan, in which Sagan asked Golitsyn to "explore the understanding and assessment of this phenomenon". Golitsyn recounts that it was around this time that he had "proposed a theory to explain how Martian dust may be formed and how it may reach global proportions." an employee in Golitsyn's institute, developed a model of dust storms to describe the cooling phenomenon on Mars. Golitsyn felt that his model would be applicable to soot after he read a 1982 Swedish magazine dedicated to the effects of a hypothetical nuclear war between the USSR and the US. Having gained this committees approval, in September 1983, Golitsyn published the first computer model on the nascent "nuclear winter" effect in the widely read Herald of the Russian Academy of Sciences. On 31 October 1982, Golitsyn and Ginsburg's model and results were presented at the conference on "The World after Nuclear War", hosted in Washington, D. C. had been interested in the cooling on the dust storms on the planet Mars in the years preceding their focus on "nuclear winter". Sagan had also worked on Project A119 in the 1950s–1960s, in which he attempted to model the movement and longevity of a plume of lunar soil. After the publication of "Twilight at Noon" in 1982, the TTAPS team have said that they began the process of doing a 1 dimensional computational modeling study of the atmospheric consequences of nuclear war/soot in the stratosphere, though they would not publish a paper in Science magazine until late December 1983. The phrase "nuclear winter" had been coined by Turco just prior to publication. In this early paper, TTAPS used assumption based estimates on the total smoke and dust emissions that would result from a major nuclear exchange, and with that, began analyzing the subsequent effects on the atmospheric radiation balance and temperature structure as a result of this quantity of assumed smoke. To compute dust and smoke effects, they employed a one dimensional microphysics/radiative transfer model of the Earth's lower atmosphere (up to the mesopause), which defined only the vertical characteristics of the global climate perturbation. Interest in the environmental effects of nuclear war, however, had continued in the Soviet Union after Golitsyn's September paper, with Vladimir Alexandrov and G. I. Stenchikov also publishing a paper in December 1983 on the climatic consequences, although in contrast to the contemporary TTAPS paper, this paper was based on simulations with a three dimensional global circulation model. The 1 D radiative convective models used in these studies produced a range of results, with cooling up to 15–42 °C between 14 and 35 days after the war, with a "baseline" of about 20 °C. Somewhat more sophisticated calculations using 3 D GCMs produced similar results: temperature drops of about 20 °C, though with regional variations. All calculations show large heating (up to 80 °C) at the top of the smoke layer at about ; this implies a substantial modification of the circulation there and the possibility of advection of the cloud into low latitudes and the southern hemisphere.

Кеңестер тарапынан пайдаланған деп күтілуде

2000 жылы Михаил Горбачевке (Совет Одағының 1985-1991 жылдардағы басшысы) берген сұхбатында оған мынадай мәлімдеме жасалды: "1980 жылдары сіз ядролық қарудың бұрын-соңды болмаған қауіп-қатері туралы ескерттіңіз және қару-жарақ жарысын кері бұру үшін өте батыл қадамдар жасадыңыз", Горбачев: "Ресей және американдық ғалымдар жасаған модельдер ядролық соғыс Жердегі барлық тіршілік үшін өте жойқын ядролық қыс әкелетінін көрсетті; бұл туралы білу бізді, ар-намыс пен адамгершілікке ие адамдарды, осындай жағдайда әрекет етуге үлкен ынталандырды". Алайда, 1984 жылы АҚШ-тың ведомствоаралық барлау бағалауы бұл гипотеза ғылыми тұрғыдан сенімді емес деп, күмәнді және сақтықпен қарады. Есепте Кеңес Одағының ядролық саясаты олардың стратегиялық ядролық ұстанымын сақтауға, мысалы, SS 18 зымыранын орналастыруға бағытталғандығы, ал олар тек осы гипотезаны пропагандалық мақсаттар үшін пайдалануға тырысады, мысалы, ядролық қарулану жарысының АҚШ бөлігіне назар аудару. Сонымен қатар, егер кеңестік шенеуніктер ядролық қысты маңызды деп қабылдаса, бұл оларды гипотезаның жоғары ғылыми дәлелдемелерін талап етуге мәжбүр етеді, өйткені оның салдары олардың әскери доктринасын күлдетеді – тәжірибелерсіз орындалмауы мүмкін дәлелдеу деңгейі. Құжаттың өңделмеген бөлігі кеңестік азаматтық қорғаныс азық-түлік қорын едәуір арттыруы кеңестік жоғары эшелон ойлауына әсер ете бастағанын білдіретін алғашқы көрсеткіш болуы мүмкін деген ұсыныспен аяқталады. 1985 жылы "Тайм" журналында "кейбір батыс ғалымдарының ядролық қыс гипотезасын Мәскеудің АҚШ пен Еуропадағы ядролық қаруға қарсы топтарға Американың қарулануына қарсы жаңа аргументтер беру үшін алға тартқан" деген күдіктер айтылды. 1985 жылы АҚШ Сенаты ядролық қыс ғылымы мен саясатын талқылау үшін жиналды. Конгресс тыңдауы кезінде ықпалды сарапшы Леон Гуре кеңестер батыстың есептерін қайталап, бірегей зерттеулер жасамағанын дәлелдеді. Гуре кеңестік зерттеулер мен ядролық соғыс туралы талқылаулар кеңестік саяси мақсаттарға қызмет етуі мүмкін деп болжады, бұл кеңестік басшылықтың нақты пікірлерін көрсетпейді. 1986 жылы Қорғаныс ядролық агенттігінің құжаты "1984-1986 жылдардағы кеңестік ядролық қыс зерттеулері мен пайдалануының жаңартылуы" ядролық қыс құбылысы туралы [ашық деректердегі] зерттеулердің ең аз үлесін және кеңестік пропаганданы пайдалануын сипаттады. Совет Одағының қашан өрттерді және ядролық соғыстың атмосфералық әсерін модельдеуді бастағаны туралы күмән бар. Бұрынғы кеңестік барлау қызметкері Сергей Третьяковтың айтуынша, Юрий Андроповтың басшылығымен КГБ НАТО-ның Першинг II зымырандарын орналастыруды тоқтату үшін "ядролық қыс" тұжырымын ойлап тапты. Олар бейбітшілік топтарына, экологиялық қозғалысқа және Ambio журналына Совет Ғылым академиясының Георгий Голицын, Никита Моисеев және Владимир Александровтың ядролық соғыстың климаттық әсері туралы жалған "соңғы күн туралы" есепке негізделген дезинформация таратты деп айтылады. Совет Одағы ядролық қыс гипотезасын пропаганда үшін пайдаланғаны белгілі болғанымен, Третьяковтың КГБ Ambio журналына дезинформация жібергендігі туралы мәлімдемесі, Пол Крутцен мен Джон Биркс 1982 жылы "Түскі түнел" атты мақаласын жариялаған журнал, 2009 жылға дейін расталмады. 2009 жылы Ұлттық қауіпсіздік мұрағаты жүргізген сұхбатында Виталий Николаевич Цыгичко (КСРО Ғылым академиясының аға сарапшысы және әскери математикалық модельдеуші) кеңестік әскери сарапшылар АҚШ ғалымдарынан бірнеше жыл бұрын "ядролық қыс" идеясын талқылап отырғанын, бірақ олар дәл осы терминді қолданбағанын айтты.

In an interview in 2000 with Mikhail Gorbachev (the leader of the Soviet Union from 1985 to 1991), the following statement was posed to him: "In the 1980s, you warned about the unprecedented dangers of nuclear weapons and took very daring steps to reverse the arms race", with Gorbachev replying "Models made by Russian and American scientists showed that a nuclear war would result in a nuclear winter that would be extremely destructive to all life on Earth; the knowledge of that was a great stimulus to us, to people of honor and morality, to act in that situation." However, a 1984 US Interagency Intelligence Assessment expresses a far more skeptical and cautious approach, stating that the hypothesis is not scientifically convincing. The report predicted that Soviet nuclear policy would be to maintain their strategic nuclear posture, such as their fielding of the high throw weight SS 18 missile and they would merely attempt to exploit the hypothesis for propaganda purposes, such as directing scrutiny on the US portion of the nuclear arms race. Moreover, it goes on to express the belief that if Soviet officials did begin to take nuclear winter seriously, it would probably make them demand exceptionally high standards of scientific proof for the hypothesis, as the implications of it would undermine their military doctrine – a level of scientific proof which perhaps could not be met without field experimentation. The un redacted portion of the document ends with the suggestion that substantial increases in Soviet Civil defense food stockpiles might be an early indicator that Nuclear Winter was beginning to influence Soviet upper echelon thinking. In 1985, Time magazine noted "the suspicions of some Western scientists that the nuclear winter hypothesis was promoted by Moscow to give anti nuclear groups in the U. S. and Europe some fresh ammunition against America's arms buildup." In 1985, the United States Senate met to discuss the science and politics of nuclear winter. During the congressional hearing, the influential analyst Leon Gouré presented evidence that perhaps the Soviets have simply echoed Western reports rather than producing unique findings. Gouré hypothesized that Soviet research and discussions of nuclear war may serve only Soviet political agendas, rather than to reflect actual opinions of Soviet leadership. In 1986, the Defense Nuclear Agency document An update of Soviet research on and exploitation of Nuclear winter 1984–1986 charted the minimal [public domain] research contribution on, and Soviet propaganda usage of, the nuclear winter phenomenon. There is some doubt as to when the Soviet Union began modelling fires and the atmospheric effects of nuclear war. Former Soviet intelligence officer Sergei Tretyakov claimed that, under the directions of Yuri Andropov, the KGB invented the concept of "nuclear winter" in order to stop the deployment of NATO Pershing II missiles. They are said to have distributed to peace groups, the environmental movement and the journal Ambio disinformation based on a faked "doomsday report" by the Soviet Academy of Sciences by Georgii Golitsyn, Nikita Moiseyev and Vladimir Alexandrov concerning the climatic effects of nuclear war. Although it is accepted that the Soviet Union exploited the nuclear winter hypothesis for propaganda purposes, Tretyakov's inherent claim that the KGB funnelled disinformation to Ambio, the journal in which Paul Crutzen and John Birks published the 1982 paper "Twilight at Noon", has not been corroborated as of 2009. In an interview in 2009 conducted by the National Security Archive, Vitalii Nikolaevich Tsygichko (a Senior Analyst at the Soviet Academy of Sciences and military mathematical modeler) stated that Soviet military analysts were discussing the idea of "nuclear winter" years before U. S. scientists, although they did not use that exact term.

Қатерлерді азайту әдістері

Егер ядролық қыс сөзсіз болса, оның салдарынан туындаған зиянды азайту үшін бірнеше шешім ұсынылды. Бұл мәселе екі бағытта қарастырылды; кейбір шешімдер өрттердің таралуын тоқтатуға және осылайша стратосфераға жететін түтін мөлшерін азайтуға бағытталған, ал екіншілері күн сәулесінің азаюына төтеп беру үшін азық-түлік өндірісіне назар аударады. Ядролық қыс модельдерінің ең нашар сценарий бойынша алынған нәтижелері дұрыс екені және басқа да зиянды азайту шаралары қолданылмауы ескеріледі.

Өртке қарсы бақылау

1967 жылғы баяндамада ядролық өрттерді сөндіру үшін сұйық азот, құрғақ мұз және суды қолданудың түрлі тәсілдері қарастырылған. Баяндамада өрттің таралуын тоқтату мақсатында жанғыш материалды жарылыс арқылы аймақтан шығарып тастау, мүмкін тіпті ядролық қару қолдану, сондай-ақ алдын алу шаралары ретінде қауіпті азайту үшін бақырылған өртеулер туралы мәліметтер келтірілген. Баяндамаға сәйкес, зерттелген ең үміткер тәсілдердің бірі – дамып келе жатқан, кейін тұрақталған өрт дауылдарының үстінен өтетін күшті жаңбырлы бұлттарды тұқымдау арқылы жаңбырды тудыру болды.

Күн сәулесісіз азық-түлік өндіру

"Баршаны тамақтандыру, қандай жағдай болса да" кітабында авторлар ядролық қыс суының ең нашар сценарийлік болжамдары бойынша әртүрлі дәстүрлі емес тағамдық мүмкіндіктерді ұсынады. Оларға табиғи газды қорытатын бактериялар жатады, ең танымал Methylococcus capsulatus, ол қазір балық шаруашылығында жем ретінде қолданылады; ағаштардың жеуге жарамды ішкі қабығынан жасалған нан, бұл ұзақ жылдар бойы аштық кезінде қолданылып келген және Кіші мұз дәуірінде Скандинавия тарихының бір бөлігі болған; күн сәулесі мен ылғал қажет етпейтін, тікелей ылғал ағаштарда өсетін фунгикультура, яғни саңырауқұлақтар, мысалы, бал саңырауқұлақтары; сондай-ақ, әдетте жеуге жарамсыз целлюлозадан жеуге болатын қанттар/ксилитол жасалатын, алкоголь өндірісінің соңғы кезеңіне дейін аралық өнім ретінде пайда болатын ағаш немесе целлюлозалық биоотын өндірісінің түрлері. Кітаптың авторларының бірі, инженер-механик Дэвид Денкенбергер, саңырауқұлақтар теориялық тұрғыдан барлық адамды үш жыл бойы тамақтандыра алатынын айтады. Теңіз шөптері де саңырауқұлақтар сияқты, жарық аз жағдайда өсе алады. Дәмді бұршақтар мен ағаш инелері С витаминімен, ал бактериялар Е витаминімен қамтамасыз етуі мүмкін. Картоп сияқты суық ауа райына төзімді дәстүрлі дақылдар экватордағы жеткілікті күн сәулесінің арқасында өсуге мүмкіндік алады.

Азық-түлік қорларын ірі көлемде жинау

Ядролық қыста өркениеттің бір бөлігін асыру үшін, апатқа дейін үлкен көлемде азық-түлік қоры жинақталуы керек. Мұндай қорлар жер астына, биік таулы аймақтарға және экваторға жақын орналастырылуы тиіс, бұл жоғары биіктіктегі ультракүлгін сәулелену мен радиоактивті изотоптардың зиянын азайтуға көмектеседі. Сондай-ақ, қорлар алғашқы апаттан аман қалуға ең көп мүмкіндігі бар халықтардың жанында орналастырылуы керек. Бір қарастырыларлық мәселе – осы қорды кім қаржыландырады. "Апатқа дейінгі байлар (қорды қаржыландыруға ең көп мүмкіндігі барлар) мен апатқа дейінгі ауылдық кедейлер (қорды пайдалануға ең көп мүмкіндігі барлар) арасында үйлесімсіздік туындауы мүмкін". Жылдық ең төменгі жаһандық бидай қоры шамамен 2 айлық көлемді құрайды.

Климаттық инженерия

"Ядролық қыс" деген атқа қарамастан, модельделген климаттық әсерді тудыру үшін ядролық оқиғалар міндетті емес. "Ядролық қыс" компьютерлік модельдерінің шегіне сәйкес, 100 000 000 тонна энергияға тең, бұл Суық соғыстағы АҚШ пен Кеңес Одағының барлық қару-жарағынан шамамен 10 000 есе көп. Бұл антиподальдық нүктеде (жер бетінің қарама-қарсы жағында) күшті мантиялық қауын (вулканизм) тудыруға жеткілікті жер энергиясын біріктірді деп болжанады. "Ядролық қыс" сияқты климаттық әсерлер тарихи супервулкан жарылыстарынан кейін де байқалды, олар сульфат аэрозольдерін стратосфераға жоғары көтерді, бұл құбылыс "вулкандық қыс" деп аталады. Атмосферадағы түтіннің әсері (қысқа толқындарды сіңіру) кейде "анти-жылухана" әсері деп аталады, ал Титан планетасының тұманды атмосферасы осыған ұқсас мысал болып табылады. Поллак, Тун және басқалар 1980 жылдардың соңында Титанның климатын модельдеуге қатысты, сонымен қатар олардың алғашқы "ядролық қыс" зерттеулерін жүргізді. Сол сияқты, құрып кетуге әкеп соққан кометалар мен астероидтердің соқтығысуы да көп мөлшерде ұсақ тас шаңын ұнтақтау арқылы "соқтығысу қыстарын" тудырды деп есептеледі. Бұл ұнтақталған тау жыныстары, егер соқтығысу кезінде сульфат қортпаларын қамтитын тау жыныстары зардап шегіп, ауаға жоғары көтерілсе, "вулкандық қыс" әсерін де тудыра алады, ал ауыр тау жыныстарының бөлінген жылуы аймақтық, тіпті жаһандық орман өрттерін тудыруы мүмкін, бұл "ядролық қыс" әсеріне ұқсас. Бұл жаһандық "соқтығысу өрт дауылдары" гипотезасын бастапқыда Венди Вольбах, Х. Джей Мелош және Оуэн Тун қолдады. Олардың пікірінше, үлкен соқтығысу оқиғаларының нәтижесінде пайда болған құм түйіршігінің мөлшеріндегі бөлшектер метеорлық жылдамдықпен атмосфераға қайта кіріп, ауадағы жаһандық қалдықтардың ыстық қабатын құрайды, нәтижесінде бүкіл аспан бірнеше минуттан бірнеше сағатқа дейін қызыл түске боялады және осының салдарынан жер бетіндегі барлық көміртекті материал, оның ішінде жаңбырлы ормандар толығымен өртеледі. Бұл гипотеза Кредалық-Палеогендік жойылу оқиғасының ауырлығын түсіндіруге бағытталған, өйткені шамамен 10 км диаметрі бар астероидтың жерге соқтығысуы, жойылуға себеп болған бастапқы соқтығысудың энергиясының шығарылуы ғана жеткілікті болмаған деп есептеледі. Алайда, жаһандық өрт дауылдарының қысы туралы пікірлер соңғы жылдары (2003-2013) Клэр Белчер, Тамара Голдин және Мелош тарапынан күмәндану тудырды, олар бастапқыда бұл гипотезаны қолдаған болатын. Бұл қайта қарастыру Белчердің пікірінше, "Креттік-Палеогендік өрт дауылдары туралы пікірталас" деп аталды. Метеордың соқтығысуынан тікелей тұтанған материалдың үлесін анықтау да қиын мәселе болып табылады.

Despite the name "nuclear winter", nuclear events are not necessary to produce the modeled climatic effect. According to the threshold "nuclear winter" computer models, corresponding to 100,000,000 Mt of energy, roughly 10,000 times the maximum combined arsenals of the US and Soviet Union in the Cold War. This is hypothesized to have produced sufficient ground energy coupling to have caused severe mantle plume (volcanism) at the antipodal point (the opposite side of the world).]] Similar climatic effects to "nuclear winter" followed historical supervolcano eruptions, which plumed sulfate aerosols high into the stratosphere, with this being known as a volcanic winter. The effects of smoke in the atmosphere (short wave absorption) are sometimes termed an "antigreenhouse" effect, and a strong analog is the hazy atmosphere of Titan. Pollack, Toon and others were involved in developing models of Titan's climate in the late 1980s, at the same time as their early nuclear winter studies. Similarly, extinction level comet and asteroid impacts are also believed to have generated impact winters by the pulverization of massive amounts of fine rock dust. This pulverized rock can also produce "volcanic winter" effects, if sulfate bearing rock is hit in the impact and lofted high into the air, and "nuclear winter" effects, with the heat of the heavier rock ejecta igniting regional and possibly even global forest firestorms. This global "impact firestorms" hypothesis, initially supported by Wendy Wolbach, H. Jay Melosh and Owen Toon, suggests that as a result of massive impact events, the small sand grain sized ejecta fragments created can meteorically re enter the atmosphere forming a hot blanket of global debris high in the air, potentially turning the entire sky red hot for minutes to hours, and with that, burning the complete global inventory of above ground carbonaceous material, including rain forests. This hypothesis is suggested as a means to explain the severity of the Cretaceous–Paleogene extinction event, as the earth impact of an asteroid about 10 km wide which precipitated the extinction is not regarded as sufficiently energetic to have caused the level of extinction from the initial impact's energy release alone. The global firestorm winter, however, has been questioned in more recent years (2003–2013) by Claire Belcher, Tamara Goldin and Melosh, who had initially supported the hypothesis, with this re evaluation being dubbed the "Cretaceous Palaeogene firestorm debate" by Belcher. in much the same manner that the fraction of the material ignited directly by the meteor impact is difficult to determine.

Құжаттамалық фильмдер

8-ші күні – BBC түсірген ядролық қыс туралы деректі фильм (1984), ол Интернеттегі бейнехостингтерде қолжетімді; бұл фильм гипотезаның қалыптасу тарихын, сондай-ақ осы мәселе бойынша алғашқы мақалаларын жариялаған көрнекті ғалымдармен жасалған ұзақ сұхбаттарды көрсетеді.

Медиа

Суық пен қараңғылық: Ядролық соғыстан кейінгі әлем: Карл Саган 1984 жылы бірлесіп жазған кітап, бұл 1983 жылы TTAPS зерттеуінің авторлығымен бірге жазылған. Сызықтар: Карл Саган кеңесші ретінде көмек көрсеткен 1984 жылғы деректі драма. Бұл фильм ядролық қысты бейнелеген алғашқы фильм болды. Ешкім ойламаған жол: Ядролық қыс және қарулану жарысының аяқталуы: Ричард П. Турко мен Карл Саганның 1990 жылы жарық көрген кітабы; ол ядролық қыс гипотезасын түсіндіреді және соның нәтижесінде ядролық қаруды жоюды қолдайды. Nuclear Winter – Retro Report-тың бүгінгі әлемдегі ядролық қыс қаупіне арналған қысқаша деректі фильмі.