Ядерные «заморозки» летом 2022?

Постоянное обсуждение опасности возникновения ядерного конфликта в нынешней ситуации заставляет вспомнить, что использование ядерного оружия приводит не только к огромным разрушениям и массовым человеческим жертвам, но и к катастрофическим экологическим и климатическим последствиям. Автор этой статьи волей судеб в конце прошлого века оказался одним из разработчиков «ядерной зимы» — гипотетических глобальных климатических последствий полномасштабного ядерного обмена.

В нынешний тревожный момент имеет смысл напомнить историю исследований экологических и климатических эффектов применения ядерного оружия как в глобальном, так и региональном масштабе. Сегодня это особенно важно, поскольку, как метко заметил академик Алексей Арбатов, «люди утратили страх перед ядерной войной».

В 1983–1985 гг. в работах американских и советских ученых были сформулированы основные положения гипотезы «ядерной зимы» и оценены климатические последствия возможного крупномасштабного ядерного обмена. Началось изучение и других свойств атмосферы и поверхности суши, которые могут изменяться после взрывов и пожаров. Ввиду большого числа прямых и обратных связей в земной климатической системе эти изменения могут привести к катастрофическим климатическим эффектам в региональном и в глобальном масштабах.

Достаточно быстро стало понятно, что атмосферные процессы и связи, возникающие в результате ядерного обмена, нельзя рассматривать изолированно, они могут давать эффекты различных знаков и интенсивности. Для оценки суммарного эффекта необходимо использовать численные модели циркуляции атмосферы с учетом ее химических, оптических и других свойств. Почти полное разрушение стратосферного озона, огромные лесные пожары и локальные бури, задымление атмосферы в масштабах всего Северного полушария, продолжительные засухи на больших территориях, — вот далеко не полный перечень того, что может произойти.

Поскольку основной механизм формирования феномена «ядерной зимы» — массовые пожары, то одновременно с развитием численного моделирования и увеличением вычислительных мощностей были развернуты работы по исследованию возможных атмосферных и климатических последствий полномасштабного ядерного конфликта и поиска природных аналогов этой климатической катастрофы.

Такими природными аналогами, показывающими принципиальную возможность возникновения феномена «ядерной зимы», могут служить массовые природные и техногенные пожары, мощные пылевые бури на Земле и на Марсе.

Многие эксперты считают, что жупел «ядерной зимы» способствовал изменению структуры ядерных арсеналов, стратегии и тактики их возможного применения. В частности, при разработке ядерного оружия третьего и четвертого поколения в США большое внимание уделялось так называемым проникающим боеголовкам относительно небольшой мощности, которые могут заглубляться в грунт на десятки метров. По выраженности создаваемых ими радиационных и атмосферных эффектов они находятся между наземными и подземными взрывами и являются своеобразным откликом на опасность «ядерной зимы».

Подземные ядерные взрывы не могут вызывать климатические эффекты за счет выброса большого количества аэрозоля в атмосферу, однако они могут стать причиной различных геофизических проблем, в том числе связанных с гидрогеологическими изменениями и переноса радиоактивных продуктов из полости взрыва на большие расстояния.

Существующие в настоящее время арсеналы ядерного оружия и способы его локального применения, возможно, и не вызовут глобальной «ядерной зимы», но неизбежно приведут к очень серьезным и во многом непредсказуемым геофизическим, погодным и биологическим последствиям.

Очень хочется верить, что ученым никогда не придется изучать последствия даже локального использования ядерного оружия.

Майский холод ядерной угрозы

12 мая 2022 г. на сайте РБК опубликован материал под заголовком «Песков отреагировал на слова Медведева о риске ядерной войны». В нем говорится буквально следующее: «Медведев заявил, что поставки оружия Украине и учения НАТО у российских границ повышают вероятность конфликта с альянсом, который может перерасти в ядерную войну. Песков сказал, что такого исхода все стремятся избежать».

За день до этого Дмитрий Медведев в своем Telegram-канале указал, что «накачивание» Украины западным оружием, «отправка наемников», учения НАТО у российских границ «повышают вероятность прямого и открытого конфликта НАТО с Россией», а у такого конфликта «всегда существует риск перехода в полноценную ядерную войну».

Андрей Кортунов:
Бомба для четырех президентов: как ядерная угроза обостряет кризис вокруг Украины

Глава МИД РФ Сергей Лавров ранее заявлял, что риски ядерной войны «весьма существенны» и что эту опасность нельзя недооценивать, но Россия исходит из тезиса о недопустимости такого развития событий. В Белом доме согласились, что в ядерной войне не может быть победителей. При этом глава Пентагона Ллойд Остин 11 мая назвал российский ядерный арсенал «значительной проблемой».

Постоянное обсуждение опасности возникновения ядерного конфликта в нынешней ситуации заставляет вспомнить, что использование ядерного оружия приводит не только к огромным разрушениям и массовым человеческим жертвам, но и к катастрофическим экологическим и климатическим последствиям. Автор этой статьи волей судеб в конце прошлого века оказался одним из разработчиков «ядерной зимы» — гипотетических глобальных климатических последствий полномасштабного ядерного обмена.

В нынешний тревожный момент имеет смысл напомнить историю исследований экологических и климатических эффектов применения ядерного оружия как в глобальном, так и региональном масштабе. Сегодня это особенно важно, поскольку, как метко заметил академик Алексей Арбатов, «люди утратили страх перед ядерной войной». Генеральный директор Российского совета по международным делам Андрей Кортунов недавно совершено справедливо напомнил: «За последние 30 лет представление о реальности ядерной угрозы отодвинулось на задний план общественного сознания: его потеснили такие проблемы, как изменение климата, неконтролируемая миграция, международный терроризм и, наконец, коронавирус. Но после глобальной ядерной войны ни эти, ни другие вопросы международной повестки уже не будут иметь никакого значения для тех немногих, кто уцелеет в планетарной катастрофе».

Сумерки в полдень и «ядерная зима»

После Второй мировой войны в 1960-е и 1970-е гг. в мире стало быстро нарастать количество и мощность ядерных зарядов, и возник вопрос оценки воздействия взрывов большой мощности на крупные города и промышленные центры, а также возможных глобальных долговременных последствий казавшейся в то время вполне реальной ядерной войны.

В 1975 г. Национальная академия наук США выпустила отчет «Долговременные широкомасштабные эффекты множественных ядерных взрывов», где отмечалась возможность глобальных радиоактивных осадков, которые могут вызвать гибель десятков миллионов человек от рака и генетических изменений, а ионизирующая радиация может непредсказуемым образом изменить экологическую ситуацию на Земле. В докладе также обсуждалось уменьшение озонового слоя, которое оценивалось в 30–70%, что может оказать существенное воздействие на стратосферу и вызвать за счет увеличения потока солнечного излучения незначительное воздействие на температуру у поверхности Земли. В 1981 г. генеральному секретарю ООН был представлен доклад «Всеобъемлющее исследование, касающееся ядерного оружия», подготовленный группой экспертов, в которую входили ученые, дипломаты и военные специалисты из многих стран мира. Этот доклад в целом подтвердил результаты предыдущих исследований.

Очень показателен главный вывод доклада: «Данный доклад должен, по крайней мере, продемонстрировать катастрофические последствия того, что произойдет, если ядерные арсеналы сегодняшнего или завтрашнего дня будут когда-либо применены в военных действиях. Возможно, что кто-то пожелает утешиться расчетами, показывающими трудность уничтожения всех без исключения людей на Земле, включая женщин и детей, даже в ходе ядерной войны. Но эти расчеты являются пустыми упражнениями. Опасность уничтожения человеческой цивилизации должна быть не объектом теоретических споров, а основой для всеобщего осознания как опасности положения, так и необходимости проявления политической воли для поисков приемлемых решений».

Настоящий прорыв в исследовании возможных последствий ядерной войны случился в начале 1980-х годов. В 1982 г. международное научное сообщество было взбудоражено появлением специального выпуска шведского журнала AMBIO, вышедшее под броским заголовком «Nuclear War: The Aftermath» (Ядерная война: последствия). Особое внимание ученых во всем мире привлекла опубликованная в этом выпуске статья П. Крутцена и Дж. Биркса «Атмосфера после ядерной войны: сумерки в полдень».

Алексей Арбатов:
Миф выживания в ядерной войне

Надо напомнить, что научные исследования в этой области привели к существенному развитию химии атмосферы, и в 1995 г. Поль Крутцен совместно с Марио Молина и Франком Шервудом Роуландом получили Нобелевскую премию по химии «За работу по атмосферной химии, особенно в части процессов образования и разрушения озонового слоя».

Статья П. Крутцена и Дж. Биркса вызвала бум исследований гипотезы «ядерной зимы». Первой стала работа американских ученых «Ядерная зима: глобальные последствия множественных ядерных взрывов», опубликованная в 1983 г. в журнале Science, где впервые был введено понятие «ядерной зимы». Несмотря на то, что в начале 1980-х гг. еще и в помине не было Интернета, результаты этих исследований были по специальным каналам быстро доведены до сведения руководства Академии наук СССР и переданы в Вычислительный центр, Институт физики атмосферы и ряд других профильных институтов АН СССР.

В 1983–1985 гг. в работах американских и советских ученых были сформулированы основные положения гипотезы «ядерной зимы» и оценены климатические последствия возможного крупномасштабного ядерного обмена. Началось изучение и других свойств атмосферы и поверхности суши, которые могут изменяться после взрывов и пожаров. Ввиду большого числа прямых и обратных связей в земной климатической системе эти изменения могут привести к катастрофическим климатическим эффектам в региональном и в глобальном масштабах.

Достаточно быстро стало понятно, что атмосферные процессы и связи, возникающие в результате ядерного обмена, нельзя рассматривать изолированно, они могут давать эффекты различных знаков и интенсивности. Для оценки суммарного эффекта необходимо использовать численные модели циркуляции атмосферы с учетом ее химических, оптических и других свойств. В те годы таких моделей ещё не существовало, они только начали создаваться, но уже было понятно, что существующие (1980-е гг.) оценки вредных последствий ядерного конфликта для атмосферы существенно занижены и не охватывают всего комплекса опасных явлений. Почти полное разрушение стратосферного озона, огромные лесные пожары и локальные бури, задымление атмосферы в масштабах всего Северного полушария, продолжительные засухи на больших территориях, — вот далеко не полный перечень того, что может произойти.

Поскольку основной механизм формирования феномена «ядерной зимы» — массовые пожары, то одновременно с развитием численного моделирования и увеличением вычислительных мощностей были развернуты работы по исследованию возможных атмосферных и климатических последствий полномасштабного ядерного конфликта и поиска природных аналогов этой климатической катастрофы.

Такими природными аналогами, показывающими принципиальную возможность возникновения феномена «ядерной зимы», могут служить массовые природные и техногенные пожары, мощные пылевые бури на Земле и на Марсе.

В области поиска природных аналогов «ядерной зимы» особо интересным и важным стал анализ крупнейших природных пожаров, оптических свойств и температурных эффектов их дыма. На Рисунке 1 приведена карта наиболее известных крупных лесных и торфяных пожаров ХХ в.

Рис 1. Крупнейшие лесные и торфяные пожары ХХ в.: области пожаров (1), пути (2) и области распространения (3) дыма в 1915, 1950 и 1972 гг.

Значимость и популярность исследований «ядерной зимы» в Советском Союзе в 1980-е гг. была настолько высока, что Андрей Вознесенский написал стихотворение, которое назвал «Ядерная зима (из Байрона)» с авторским эпиграфом: «Я перевел стихотворенье «Тьма» как «Ядерная зима». Приведем два отрывка из этого стихотворения:

Послушайте! Нам солнце застил дым,
с другого полушария несόм.
Похолодало. Тлели города.
Голодный люд сковали холода.
Горел лес. Падал. О, земля сиротств —
rayless and pathless and the icy Earth...

Ядерная зима, ядерная зима...
Наука это явление лишь год как узнала сама.
Превратится в сосульку победившая сторона.
Капица снял мне с полки байроновские тома.
Байрона прочитайте! Чутье собачее строф.
Видно, поэт — барометр климатических катастроф.

Сергей Капица рассказывал автору данной статьи, что его восхищает описание Байроном атмосферных эффектов извержения вулкана Тамбора в Индонезии в 1812 г., поэтически описанных в стихотворении «Тьма» (Darkness). С этим восхищением невозможно не согласиться. Чего стоит лишь один образ Байрона («rayless and pathless and the icy Earth»), где не только заледеневшая Земля, но и солнечный свет без лучей, как бывает, когда Солнце светит через слой дыма. Например, эффект «голубого» Солнца наблюдался в 1952 г. в Северной Америке при наблюдении Солнца через слой дыма от лесных пожаров в провинции Альберта.

Региональные ядерные «заморозки»

Александр Ермаков:
Ядерное будущее

В последнее десятилетие прошлого века интерес к исследованию феномена «ядерной зимы» в силу самых разных обстоятельств существенно ослаб, но в начале этого века (также по множеству причин) стал возрождаться. При этом в последнюю пару десятилетий наибольшее внимание уделяется экологическим и климатическим последствиям возможных региональных ядерных конфликтов с использованием относительно небольших ядерных зарядов.

В конце XX – начале XXI вв. угроза ядерного конфликта между крупнейшими ядерными державами стала казаться менее реальной, но возросла опасность локальных ядерных инцидентов и ядерного терроризма с использованием относительно малых и «грязных» ядерных зарядов. Особенно опасной в первые годы XXI в. представлялась обстановка на полуострове Индостан при наличии ядерного оружия в Индии и Пакистане.

Принципиальные отличия эколого-климатических последствий возможного ядерного индо-пакистанского инцидента от последствий глобального ядерного обмена — относительно малый суммарный заряд всех боеголовок, находящихся в арсеналах Индии и Пакистана (порядка 1 Мт по состоянию на 2000 г.); природно-климатические особенности региона потенциального ядерного инцидента; особая демографическая ситуация в регионе и зависимость населения от существенных изменений экологической обстановки.

Эти отличия не позволяют непосредственно применить результаты предыдущих исследований к данному случаю, а требует проведения специальных исследований, ориентированных на специфические военно-технические, природно-климатические и демографические условия.

Очевидно, что основными эколого-климатическими последствиями возможного ядерного индо-пакистанского инцидента будут не крупномасштабные атмосферные изменения и последующие экологические бедствия, как в случае «ядерной зимы», а локальные и региональные метеорологические и экологические эффекты, которые, тем не менее, могут повлиять на жизнь населения и демографическую ситуацию в регионе значительно сильнее, чем непосредственные разрушения от ядерных взрывов.

В первые десятилетия XXI в. помимо возможных последствий гипотетического ядерного конфликта между Индией и Пакистаном группа американских ученых на численных моделях, аналогичных моделям климатических эффектов локального ядерного обмена относительно малыми ядреными зарядами, смоделировали эффект облака пыли, окутавшего центр Нью-Йорка при разрушении башен-близнецов 11 сентября 2001 г.

Многие эксперты считают, что жупел «ядерной зимы» способствовал изменению структуры ядерных арсеналов, стратегии и тактики их возможного применения. В частности, при разработке ядерного оружия третьего и четвертого поколения в США большое внимание уделялось так называемым проникающим боеголовкам относительно небольшой мощности, которые могут заглубляться в грунт на десятки метров. По выраженности создаваемых ими радиационных и атмосферных эффектов они находятся между наземными и подземными взрывами и являются своеобразным откликом на опасность «ядерной зимы».

Подземные ядерные взрывы не могут вызывать климатические эффекты за счет выброса большого количества аэрозоля в атмосферу, однако они могут стать причиной различных геофизических проблем, в том числе связанных с гидрогеологическими изменениями и переноса радиоактивных продуктов из полости взрыва на большие расстояния.

Существующие в настоящее время арсеналы ядерного оружия и способы его локального применения, возможно, и не вызовут глобальной «ядерной зимы», но неизбежно приведут к очень серьезным и во многом непредсказуемым геофизическим, погодным и биологическим последствиям.

Очень хочется верить, что ученым никогда не придется изучать последствия даже локального использования ядерного оружия.