核冬天:人类无法承受之重(1)
在全球热核战争中,地球上的每个人现在都处于危险中。人类犯了大错,将亲手灭绝自己。
“核冬天”震惊世界
上一次关于核战争的气候影响的研究高潮是在20世纪80年代,当时美国和苏联这两个超级大国总共拥有超过6.5万件核武器,民众都生活在恐怖的核威慑中,如果这两个国家之间爆发核战,必然是全球性核战争,也将使全人类陷入灭顶之灾。![](/images/paper/1002-9567/201719/20171902-1-l.jpg)
1982年,一篇题为《核战争后的大气层:昏暗的中午》的文章引起轰动,并引起大名鼎鼎的卡尔·爱德华·萨根的关注。萨根是美国当时最著名的天文学家、天体物理学家、宇宙学家和科幻作家,他与美国国家航空航天局的同事迅速跟进研究,在《科学》杂志上发表了《核冬天:大量核爆炸造成的严重后果》一文。“核冬天”这个词汇第一次走入人们的视野,随即引起全球性恐慌。这篇《科学》杂志上的文章指出,在一个数十亿吨当量级的全球核战之后的一到两周之内,大量浓烟和灰尘通过大气环流传遍全球,使得地球笼罩在一层烟尘中。这层烟尘阻挡了太阳辐射,使得地球上即使是中午,也会天色昏暗,全球有如“暮光之城”,由此导致地面温度大幅降低到-15℃~-25℃,出现所谓的“核冬天”。如果核战规模是稍小的1亿吨级别的,即使战争发生在夏季,也可以引起地表温度达到冰点。
与此同时,进入平流层的烟尘造成异常严重的臭氧损耗,导致到达地表面的紫外线辐射大量增加,这种现象被称作“紫外线之春”。由于平流层大气层结稳定,因此进入平流层的烟尘可持续数年,形成较长期的影响。在核战之后,全球所有人和生物都生活在寒冷、黑暗并且充满核辐射、超强紫外线辐射的“核冬天”里,农林渔畜牧业受到摧毁,全球出现严重饥荒,死于饥饿的人口可能多达数十亿。
上述研究结论得到了其他独立研究的证实,特别是苏联科学家,从冷战铁幕的另外一面印证了“核冬天”的恐怖结果。
當时,关于“核冬天”的研究主要基于数值模型,与现在的模型相比,那时的模型更为简单,但依然囊括了关键的物理过程,包括烟尘粒子分布,并利用米散射理论(又称“粗粒散射”“大颗粒散射”,是一种光学现象,属于散射的一种情况。当粒子尺度接近或大于入射光波长时,其散射的光强在各方向是不对称的,其中大部分入射光线沿着前进方向进行散射)计算可见光和红外光的光学属性、通量及温度变化。模型考虑了随高度变化的灰尘、烟尘、每次核爆炸对大气中氮氧化物的注入,考虑了爆炸数目、规模和类型以及爆炸位置与高度等参数。
尽管人们对核战争有一定的恐惧,但冷战时期各国都有针对核战争的演练、各种深入地底的防空防生化掩体、各种深航于海洋的核潜艇,使得各国都自信可以抵御核打击,并且能够保持二次打击能力。然而,“核冬天”理论的提出,让人们彻底明白核战的毁灭性后果:在全球核战里,地球上没有干净的空气,没有能躲过核战气候影响的区域,全部都会陷入长期烟尘覆盖下的低温中,动植物大量死亡,农作物减产、绝产,战备储备食品大量消耗;核战结束数年,幸存者陷入全球饥馑和死亡,所有人都成为核战受害者,无人幸免。![](/images/paper/1002-9567/201719/20171902-2-l.jpg)
“核冬天”研究再度兴起
最近,关于“核冬天”的研究在学术界重新热了起来,这是因为:20世纪80年代进行的气候影响评估模型都非常简单,模拟的时间长度也有限;而从20世纪80年代到现在,气候模式有了长足发展,不仅包含完整的大气情况,而且耦合了海洋、海冰、陆面、植被过程、碳氮循环和各种复杂的化学过程,模拟性能大大提高,水平和垂直分辨率更高,各种物理过程也更加合理。另外,计算机技术也不可同日而语,当年无法实现的大规模计算,现在已经成为可能。举例而言,1985年,全球顶级超级计算机CRAY-2总共有4个处理器,其峰值运算速度可以达到每秒1.9亿次(GFLOPS)。2005年,IBM发布蓝色基因超级计算机,其峰值速度已经达到每秒280万亿次(TFLOPS),使用6万个处理器。2016年,中国“神威·太湖之光”横空出世,浮点运算速度达到每秒93千万亿次(PFLOPS)。30年过去了,超级计算机的计算能力增加了4.8亿倍以上,进步神速。![](/images/paper/1002-9567/201719/20171902-3-l.jpg)
另一个现实问题是,尽管经过几轮谈判和努力,全球核武器数量在2017年中降低到1.5万件左右,其中仅4000件处于战备状态,该数值仅为1986年的6%左右,但总量依然不小。此外,拥有核武器的国家从20世纪80年代初的8个增加到9个,其中,南非退出核武器国家行列,而巴基斯坦和朝鲜成为有核武器国家,它们与印度和以色列都未加入《防止核扩散条约》(NPT)。拥核国家和非NPT国家数目的增多,意味着不确定性的增大,成为悬在人们头顶的达摩克利斯之剑。
因而, 在“核冬天”威胁基本解除30年后的今天,人们依然关注核问题,只不过关注点放在了以下两点:第一,冷战结束多年,剩余的核武器是否依然可以导致“核冬天”?第二,如果在区域冲突中发生小规模核战争(这里所说的“小”是相对于美苏争霸期间数万枚核导弹齐发的核战争),会导致什么样的结果?![](/images/paper/1002-9567/201719/20171902-4-l.jpg)
对于这两个问题,科学家们给出了答案,首先,目前剩余的核武器依然可以制造出“核冬天”;而且,新的研究表明,其持续时间远比人们以前的估计要久。其次,区域核战争虽然不会导致“核冬天”,但会使数百万/千万人口死于爆炸、核辐射、火灾,战争将导致全球温度降低、农业受损,并且持续时间超过10年,死于饥馑及其相关冲突的人数可能超过核战争本身。 (魏科)
“核冬天”震惊世界
上一次关于核战争的气候影响的研究高潮是在20世纪80年代,当时美国和苏联这两个超级大国总共拥有超过6.5万件核武器,民众都生活在恐怖的核威慑中,如果这两个国家之间爆发核战,必然是全球性核战争,也将使全人类陷入灭顶之灾。
![](/images/paper/1002-9567/201719/20171902-1-l.jpg)
1982年,一篇题为《核战争后的大气层:昏暗的中午》的文章引起轰动,并引起大名鼎鼎的卡尔·爱德华·萨根的关注。萨根是美国当时最著名的天文学家、天体物理学家、宇宙学家和科幻作家,他与美国国家航空航天局的同事迅速跟进研究,在《科学》杂志上发表了《核冬天:大量核爆炸造成的严重后果》一文。“核冬天”这个词汇第一次走入人们的视野,随即引起全球性恐慌。这篇《科学》杂志上的文章指出,在一个数十亿吨当量级的全球核战之后的一到两周之内,大量浓烟和灰尘通过大气环流传遍全球,使得地球笼罩在一层烟尘中。这层烟尘阻挡了太阳辐射,使得地球上即使是中午,也会天色昏暗,全球有如“暮光之城”,由此导致地面温度大幅降低到-15℃~-25℃,出现所谓的“核冬天”。如果核战规模是稍小的1亿吨级别的,即使战争发生在夏季,也可以引起地表温度达到冰点。
与此同时,进入平流层的烟尘造成异常严重的臭氧损耗,导致到达地表面的紫外线辐射大量增加,这种现象被称作“紫外线之春”。由于平流层大气层结稳定,因此进入平流层的烟尘可持续数年,形成较长期的影响。在核战之后,全球所有人和生物都生活在寒冷、黑暗并且充满核辐射、超强紫外线辐射的“核冬天”里,农林渔畜牧业受到摧毁,全球出现严重饥荒,死于饥饿的人口可能多达数十亿。
上述研究结论得到了其他独立研究的证实,特别是苏联科学家,从冷战铁幕的另外一面印证了“核冬天”的恐怖结果。
當时,关于“核冬天”的研究主要基于数值模型,与现在的模型相比,那时的模型更为简单,但依然囊括了关键的物理过程,包括烟尘粒子分布,并利用米散射理论(又称“粗粒散射”“大颗粒散射”,是一种光学现象,属于散射的一种情况。当粒子尺度接近或大于入射光波长时,其散射的光强在各方向是不对称的,其中大部分入射光线沿着前进方向进行散射)计算可见光和红外光的光学属性、通量及温度变化。模型考虑了随高度变化的灰尘、烟尘、每次核爆炸对大气中氮氧化物的注入,考虑了爆炸数目、规模和类型以及爆炸位置与高度等参数。
尽管人们对核战争有一定的恐惧,但冷战时期各国都有针对核战争的演练、各种深入地底的防空防生化掩体、各种深航于海洋的核潜艇,使得各国都自信可以抵御核打击,并且能够保持二次打击能力。然而,“核冬天”理论的提出,让人们彻底明白核战的毁灭性后果:在全球核战里,地球上没有干净的空气,没有能躲过核战气候影响的区域,全部都会陷入长期烟尘覆盖下的低温中,动植物大量死亡,农作物减产、绝产,战备储备食品大量消耗;核战结束数年,幸存者陷入全球饥馑和死亡,所有人都成为核战受害者,无人幸免。
![](/images/paper/1002-9567/201719/20171902-2-l.jpg)
“核冬天”研究再度兴起
最近,关于“核冬天”的研究在学术界重新热了起来,这是因为:20世纪80年代进行的气候影响评估模型都非常简单,模拟的时间长度也有限;而从20世纪80年代到现在,气候模式有了长足发展,不仅包含完整的大气情况,而且耦合了海洋、海冰、陆面、植被过程、碳氮循环和各种复杂的化学过程,模拟性能大大提高,水平和垂直分辨率更高,各种物理过程也更加合理。另外,计算机技术也不可同日而语,当年无法实现的大规模计算,现在已经成为可能。举例而言,1985年,全球顶级超级计算机CRAY-2总共有4个处理器,其峰值运算速度可以达到每秒1.9亿次(GFLOPS)。2005年,IBM发布蓝色基因超级计算机,其峰值速度已经达到每秒280万亿次(TFLOPS),使用6万个处理器。2016年,中国“神威·太湖之光”横空出世,浮点运算速度达到每秒93千万亿次(PFLOPS)。30年过去了,超级计算机的计算能力增加了4.8亿倍以上,进步神速。
![](/images/paper/1002-9567/201719/20171902-3-l.jpg)
另一个现实问题是,尽管经过几轮谈判和努力,全球核武器数量在2017年中降低到1.5万件左右,其中仅4000件处于战备状态,该数值仅为1986年的6%左右,但总量依然不小。此外,拥有核武器的国家从20世纪80年代初的8个增加到9个,其中,南非退出核武器国家行列,而巴基斯坦和朝鲜成为有核武器国家,它们与印度和以色列都未加入《防止核扩散条约》(NPT)。拥核国家和非NPT国家数目的增多,意味着不确定性的增大,成为悬在人们头顶的达摩克利斯之剑。
因而, 在“核冬天”威胁基本解除30年后的今天,人们依然关注核问题,只不过关注点放在了以下两点:第一,冷战结束多年,剩余的核武器是否依然可以导致“核冬天”?第二,如果在区域冲突中发生小规模核战争(这里所说的“小”是相对于美苏争霸期间数万枚核导弹齐发的核战争),会导致什么样的结果?
![](/images/paper/1002-9567/201719/20171902-4-l.jpg)
对于这两个问题,科学家们给出了答案,首先,目前剩余的核武器依然可以制造出“核冬天”;而且,新的研究表明,其持续时间远比人们以前的估计要久。其次,区域核战争虽然不会导致“核冬天”,但会使数百万/千万人口死于爆炸、核辐射、火灾,战争将导致全球温度降低、农业受损,并且持续时间超过10年,死于饥馑及其相关冲突的人数可能超过核战争本身。 (魏科)