核冬天真的有可能實現嗎?還是真的很難實現?

2021年04月07日23:09:10 科學 1654

人類是否會實現核冬天?還是很難實現?

1991年6月15日皮納圖博火山爆發所產生的非凡的次聲波,被位於該火山東北2770公里的次聲波觀測系統記錄下來。6月15日皮納圖博火山的高潮爆發記錄了持續近10個小時的強烈次聲波信號。這些數據提供了有關火山爆發高潮階段爆發順序的新信息。此外,在高潮階段開始後約35小時,還記錄了一個弱而持久的波列。這些波來自東北和西南,被解釋為A2波和A3波是由氣候爆發產生的。日本氣象廳的五個日本氣象站也記錄到了聲波。這個複雜而細長的波形表明了不同爆炸激發的幾個波列的疊加。震蕩的最長時間為13.9分鐘,是1980年聖海倫斯火山噴發時最長時間的兩倍多。根據微氣壓數據進行的初步能量估計得出的爆炸當量約為70兆噸TNT。1991年皮納圖博火山的爆發在大氣和地面上產生了各種各樣的振蕩,而最可怕的是,火山的劇烈爆發給當地營造了「核冬天」一般的噩夢場景,什麼是核冬天呢?

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核冬天

核冬天是一種嚴重且持續時間較長的全球氣候降溫效應,它一般發生在大規模核戰爭後的大範圍火災風暴之後。當然,這個「一般」是基於這樣一個事實,即這樣的大火會將煙塵注入平流層,在那裡煙塵會阻擋一些直射到地球表面的陽光。據推測,由此產生的氣溫下降將導致大面積的作物歉收和饑荒。在開發核冬天情景的計算機模型時,研究人員以漢堡的常規轟炸和二戰中的廣島大火風暴為例,在這些例子中,煤煙可能被注入平流層,同時對自然的大面積野火風暴進行了現代觀測。

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其實「核冬天」,最初被稱為「核黃昏」,從20世紀80年代開始被認為是一個科學概念,因為一個早期的假設,即火球產生的氮氧化物排放會破壞臭氧層,已經逐漸失去了可信性。正是在這種背景下,火災煙塵的氣候效應成為核戰爭氣候效應的新焦點。在這些模型情景中,假設在城市、煉油廠和更多的農村導彈發射井上方形成各種含有不確定煙灰量的煙灰雲。一旦研究人員決定了煙灰的數量,這些煙灰雲對氣候的影響就會被建模。「核冬天」一詞是1983年理查德·圖爾科創造的一個新詞,指的是為了檢驗「核黃昏」這一觀點而建立的一個一維計算機模型。該模型預測,大量煙塵和煙霧將在空中滯留數年之久,導致全球範圍內氣溫嚴重下降。圖爾科後來與這些極端的結論保持距離。支持該假說的主要氣候學家小組對1991年科威特石油火災影響的預測失敗後,十多年過去了,沒有任何關於這一主題的新論文發表。最近,同一組來自20世紀80年代的著名建模者又開始發布計算機模型的輸出結果。這些新的模型產生了與舊模型相同的普遍發現,即100次火災風暴的點火,每一次的強度都與1945年在廣島觀察到的相當,可能會產生一個「小型」核冬天。這些火暴會導致煙塵(特別是黑碳)注入地球的平流層,產生一種反溫室效應,降低地球表面溫度。艾倫·羅伯克的模型顯示,這種冷卻的嚴重程度表明,100次這樣的大火風暴的累積產物可以使全球氣候降低大約1°C(1.8°F),很大程度上消除了人為造成的全球暖化。

那麼核冬天在未來可能實現嗎?

很難,人類史上實現核冬天規模最大的一次是1816年,那是沒有夏天的一年,在4月5日至15日,鈴鼓火山爆發,噴出了大約100立方千米的灰塵,這是有記錄以來最大的一次噴發。幾年前也發生了幾次規模較小的火山噴發。火山灰擋住了陽光,造成了世界性的饑荒。即便是如此恐怖的力量僅僅只是持續了一個夏天就散去,人類製造的核武器就更難了。

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核武器的產量不會線性地影響環境,也就是說,一枚100萬噸的炸彈,即使比100萬噸炸彈的能量多10倍,也並不意味著它產生10倍的破壞力。熱輻射以平方反比衰減,而爆炸則以距離爆震點的平方反比衰減。大部分額外的熱量和能量直接上升,然後隨著距離爆炸點的增加迅速下降。由於產量更小,能量不足以突破平流層,而對於不是幾百萬噸的炸彈,地球有自己的保護機制來保護對流層中釋放的粒子,這種機制非常有效。

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讓粒子在空中停留更長時間的唯一方法是將它們炸到幾萬米以上的高度。今天這種情況不會發生的原因是,美國和俄羅斯已經從高警戒戰略部隊(洲際彈道導彈和潛射彈道導彈)中消除了百萬噸武器。要得到超過幾萬米以上的任何東西,你需要產量大大超過100萬噸。今天部署的炸彈會把碎片扔到數萬米的高空,而這些碎片會在數小時或數天後在爆炸點附近像雨點一樣落回地球。

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