核冬天真的有可能实现吗?还是真的很难实现?

2021年04月07日23:09:10 科学 1654

人类是否会实现核冬天?还是很难实现?

1991年6月15日皮纳图博火山爆发所产生的非凡的次声波,被位于该火山东北2770公里的次声波观测系统记录下来。6月15日皮纳图博火山的高潮爆发记录了持续近10个小时的强烈次声波信号。这些数据提供了有关火山爆发高潮阶段爆发顺序的新信息。此外,在高潮阶段开始后约35小时,还记录了一个弱而持久的波列。这些波来自东北和西南,被解释为A2波和A3波是由气候爆发产生的。日本气象厅的五个日本气象站也记录到了声波。这个复杂而细长的波形表明了不同爆炸激发的几个波列的叠加。震荡的最长时间为13.9分钟,是1980年圣海伦斯火山喷发时最长时间的两倍多。根据微气压数据进行的初步能量估计得出的爆炸当量约为70兆吨TNT。1991年皮纳图博火山的爆发在大气和地面上产生了各种各样的振荡,而最可怕的是,火山的剧烈爆发给当地营造了“核冬天”一般的噩梦场景,什么是核冬天呢?

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核冬天

核冬天是一种严重且持续时间较长的全球气候降温效应,它一般发生在大规模核战争后的大范围火灾风暴之后。当然,这个“一般”是基于这样一个事实,即这样的大火会将烟尘注入平流层,在那里烟尘会阻挡一些直射到地球表面的阳光。据推测,由此产生的气温下降将导致大面积的作物歉收和饥荒。在开发核冬天情景的计算机模型时,研究人员以汉堡的常规轰炸和二战中的广岛大火风暴为例,在这些例子中,煤烟可能被注入平流层,同时对自然的大面积野火风暴进行了现代观测。

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其实“核冬天”,最初被称为“核黄昏”,从20世纪80年代开始被认为是一个科学概念,因为一个早期的假设,即火球产生的氮氧化物排放会破坏臭氧层,已经逐渐失去了可信性。正是在这种背景下,火灾烟尘的气候效应成为核战争气候效应的新焦点。在这些模型情景中,假设在城市、炼油厂和更多的农村导弹发射井上方形成各种含有不确定烟灰量的烟灰云。一旦研究人员决定了烟灰的数量,这些烟灰云对气候的影响就会被建模。“核冬天”一词是1983年理查德·图尔科创造的一个新词,指的是为了检验“核黄昏”这一观点而建立的一个一维计算机模型。该模型预测,大量烟尘和烟雾将在空中滞留数年之久,导致全球范围内气温严重下降。图尔科后来与这些极端的结论保持距离。支持该假说的主要气候学家小组对1991年科威特石油火灾影响的预测失败后,十多年过去了,没有任何关于这一主题的新论文发表。最近,同一组来自20世纪80年代的著名建模者又开始发布计算机模型的输出结果。这些新的模型产生了与旧模型相同的普遍发现,即100次火灾风暴的点火,每一次的强度都与1945年在广岛观察到的相当,可能会产生一个“小型”核冬天。这些火暴会导致烟尘(特别是黑碳)注入地球的平流层,产生一种反温室效应,降低地球表面温度。艾伦·罗伯克的模型显示,这种冷却的严重程度表明,100次这样的大火风暴的累积产物可以使全球气候降低大约1°C(1.8°F),很大程度上消除了人为造成的全球暖化。

那么核冬天在未来可能实现吗?

很难,人类史上实现核冬天规模最大的一次是1816年,那是没有夏天的一年,在4月5日至15日,铃鼓火山爆发,喷出了大约100立方千米的灰尘,这是有记录以来最大的一次喷发。几年前也发生了几次规模较小的火山喷发。火山灰挡住了阳光,造成了世界性的饥荒。即便是如此恐怖的力量仅仅只是持续了一个夏天就散去,人类制造的核武器就更难了。

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核武器的产量不会线性地影响环境,也就是说,一枚100万吨的炸弹,即使比100万吨炸弹的能量多10倍,也并不意味着它产生10倍的破坏力。热辐射以平方反比衰减,而爆炸则以距离爆震点的平方反比衰减。大部分额外的热量和能量直接上升,然后随着距离爆炸点的增加迅速下降。由于产量更小,能量不足以突破平流层,而对于不是几百万吨的炸弹,地球有自己的保护机制来保护对流层中释放的粒子,这种机制非常有效。

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让粒子在空中停留更长时间的唯一方法是将它们炸到几万米以上的高度。今天这种情况不会发生的原因是,美国和俄罗斯已经从高警戒战略部队(洲际弹道导弹和潜射弹道导弹)中消除了百万吨武器。要得到超过几万米以上的任何东西,你需要产量大大超过100万吨。今天部署的炸弹会把碎片扔到数万米的高空,而这些碎片会在数小时或数天后在爆炸点附近像雨点一样落回地球。

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