Пользовательского поиска
Экология
Новости
Библиотека
Законодательство
Эко словарь
Заповеди экологии
Ваш вклад в дело
Вы не поверите!
О проекте








предыдущая главасодержаниеследующая глава

Что может произойти!

Итак, в мае 1983 года мы приняли решение исследовать с помощью системы «Гея» климатические последствия ядерной войны, если она будет следовать базовому сценарию Сагана. Расчеты были проведены летом этого же года сотрудниками Вычислительного центра АН СССР В. В. Александровым и Г. Л. Стенчиковым на электронно-вычислительной машине БЭСМ-6. Результаты оказались ошеломляющими. Когда Г. Л. Стенчиков показал мне первые расчеты, я им просто не поверил и думал, что мы допустили где-то ошибку. Расчеты были многократно повторены - ошибок не было!

Результаты заставили нас увидеть совершенно иначе возможные последствия ядерной войны. Стало ясно, что ядерный конфликт приведет не к локальным похолоданиям и мраку под пологом отдельных сажевых облаков, а к «глобальной ядерной ночи», которая продлится около года. Расчеты на компьютере показали: Землю окутает тьма. Сотни миллионов тонн грунта, поднятого в атмосферу, дымы континентальных пожаров - зола и, главным образом, сажа горящих городов и лесов сделают наше небо непроницаемым для солнечного света. В дальнейшем произойдёт полная перестройка атмосферной циркуляции.

Рис. 3. Схема атмосферной циркуляции, которая возникает в эпоху «ядерной ночи»
Рис. 3. Схема атмосферной циркуляции, которая возникает в эпоху «ядерной ночи»

Еще в XVIII веке было установлено существование циклов Гадлея, названных по имени открывшего их английского естествоиспытателя. Суть их в следующем (см. рис. 2). Воздух, нагретый в экваториальной зоне, поднимается вверх и растекается в полярные зоны. Там он охлаждается и опускается вниз, к поверхности Земли. И затем постепенно вдоль нее он начинает двигаться к экватору, где снова нагревается, поднимается вверх и т. д. Конечно, это очень грубая схема атмосферной циркуляции. Во-первых, таких ячеек не две, а больше, и, кроме того, имеется много других типичных вихревых образований. Но эти простейшие циклы Гадлея описывают основные энергетические потоки в атмосфере и являются важнейшим элементом той тепловой машины, которая служит двигателем всей атмосферной и океанической циркуляции.

Теперь, после ядерных пожаров, экватор «исчезает», точнее, исчезает его приоритетное положение, там становится так же холодно, как и всюду. Вместо гадлеевских циклов начинает постепенно формироваться один цикл, изображенный на рисунке 3. Теперь воздушные массы поднимаются вверх на севере, движутся к югу, в южной полярной зоне опускаются к поверхности, вдоль которой начинают двигаться к северу. В результате такого движения воздуха пятна сажевых облаков постепенно сольются в одно целое, и через 1,5 - 2 месяца вся Земля окажется окутанной сплошным черным покрывалом, практически не пропускающим света. Уже в первые недели средняя температура Северного полушария упадет на 15 - 20 градусов ниже ординара. Но в отдельных местах (например, в Северной Европе) падение достигнет 30 и даже 40 - 50 градусов (на Восточном побережье США и центральных районах Сибири). Похолодание охватит также и значительно более южные районы. Так, например, в Саудовской Аравии к концу первого месяца после ядерной катастрофы температура упадет на 30 и более градусов. В дальнейшем, по мере образования сплошного сажевого одеяла, похолодание распространится и в Южное полушарие. В экваториальной зоне температура упадет тоже на 15 - 20 градусов ниже ординара. Похолодание будет иметь место даже в Антарктиде.

Теперь, когда облако сажи опустилось на юг и прекратилось нагревание экваториальных областей, то исчезла и основа для формирования гадлеевских ячеек - в Аравийской пустыне и Сахаре сделается так же холодно, как и в Арктике, - расчеты показывают не только то, что эти циклы действительно исчезнут, но и как будет проходить этот процесс. Сначала начнет затухать Северный цикл Гадлея. Южный цикл постепенно будет вытягиваться на север, и единый цикл установится к концу второго месяца. Структура меридиональной циркуляции станет такой, что воздух вдоль земной поверхности будет двигаться от Южного полюса к Северному. Там он поднимется вверх и проделает свой путь в обратном направлении с севера на юг. Причем интенсивность меридиональной циркуляции окажется достаточно большой. Меридиональный поток массы воздуха достигнет 120 миллионов тонн в секунду.

Итак, расчеты показывают, что установится единый цикл, причем черное покрывало сажи постепенно надвинется и на Южное полушарие. В Австралии, Южной Америке и Антарктиде также установятся «ядерная ночь» и «ядерная зима». Уже к началу третьего месяца после ядерной катастрофы черное покрывало сажи целиком окутает всю Землю.

На рисунках 4 и 5 показано расположение изотерм на 30-е сутки после ядерной катастрофы для случая ядерных ударов мощностью в 10 тысяч и 100 мегатонн, если она произошла, следуя базовым сценариям Сагана. Числа показывают, насколько значения средних температур будут отличаться от ординара. Мы видим, что на материках в экваториальной зоне (в тропических лесах Африки и амазонской сельве) всюду температуры будут отрицательными. Положительными они окажутся только на океанических просторах экваториальной зоны и средних широт. Из-за большого запаса теплоты, которое запасено океаном, температура воздуха над его поверхностью упадет всего лишь градусов на 10, а значит, она останется положительной.

Рис. 4. Карта падения температуры воздуха у подстилающей поверхности через месяц после ядерного конфликта мощностью 10 тысяч мегатонн
Рис. 4. Карта падения температуры воздуха у подстилающей поверхности через месяц после ядерного конфликта мощностью 10 тысяч мегатонн

Заметим, что первоначальные климатические эффекты ударов, различающихся в 100 раз, будут практически одинаковы. Различия скажутся в последующие месяцы. Большие разности температур над океаном и над сушей приведут к появлению в прибрежной зоне штормов и ураганов - еще одной характерной особенности атмосферной циркуляции времен ядерной ночи.

Постепенно сажа будет, конечно, оседать, атмосфера начнет просветляться и прогреваться. Однако этот процесс будет иметь ряд особенностей, о которых стоит рассказать. Поскольку обволакивающее Землю покрывало будет состоять из черной сажи, то оно, как показывают расчеты, станет отражать значительно меньше солнечной энергии, чем сейчас Земля отражает в космос. Иными словами, Земля в целом будет получать солнечной энергии больше, нежели она получает теперь. Но вся эта энергия окажется сконцентрированной в верхних слоях тропосферы, там, где будет лежать черное покрывало. Благодаря этому вертикальные движения атмосферы ниже сажевых облаков качественно изменятся. Сегодня нагревание атмосферы идет от поверхности Земли. С высотой температура воздуха в тропосфере падает. Другими словами, в обычных условиях более тяжелый холодный воздух находится над более легким теплым воздухом. Это порождает неустойчивость атмосферы. Легкий теплый воздух стремится подняться наверх, холодный - опуститься вниз. Возникают вертикальные потоки воздуха, возникает конвекция. С ней связано образование облачности, выпадение осадков.

После ядерной катастрофы все изменится. Верхние слои атмосферы (на границе тропосферы и стратосферы разогреются до многих десятков и даже сотен градусов, а у поверхности Земли будут глубокие отрицательные температуры.

Рис. 5. Карта падения температуры воздуха у подстилающей поверхности через месяц после ядерного конфликта мощностью 100 мегатонн
Рис. 5. Карта падения температуры воздуха у подстилающей поверхности через месяц после ядерного конфликта мощностью 100 мегатонн

Вследствие такого распределения температур атмосфера сделается гораздо более устойчивой, чем сейчас. Исчезнет конвекция, а с ней вместе конвективный перенос частиц сажи и пыли, которые будут в атмосфере, прекратится выпадение осадков. Благодаря этому просветление атмосферы - выпадение и вымывание сажи - будет идти гораздо медленнее, чем это предполагалось первоначальным сценарием. Характеристики «ядерной ночи» и «ядерной зимы» в первые месяцы будут меняться очень медленно. Просветление начнется только в начале четвертого месяца. Осаждение сажи и пыли будет происходить только за счет силы тяжести. Благодаря этому развитие процесса возвращения атмосферы к начальному состоянию окажется значительно более продолжительным, чем это предполагалось по начальному сценарию, в котором не учитывались динамические факторы.

Рис. 6. Карта Падения температуры воздуха у подстилающей поверхности через 8 месяцев после ядерного конфликта мощностью 10 тысяч мегатонн
Рис. 6. Карта Падения температуры воздуха у подстилающей поверхности через 8 месяцев после ядерного конфликта мощностью 10 тысяч мегатонн

Одновременно с просветлением начнется медленное прогревание атмосферы за счет механизма теплопроводности. Очень медленное. Оно будет происходить гораздо медленнее, чем это ожидалось авторами сценариев. И причиной его будет также сверхустойчивость атмосферы. Представим себе, что мы хотели бы вскипятить стакан воды нагреванием только одной свободной поверхности (например, положив на поверхность воды электрическую спираль). Таким способом мы в конце концов сможем нагреть воду. Но затратим на это очень много времени, поскольку нагревание будет происходить только за счет механизма теплопроводности. Совсем другое дело, когда мы нагреваем воду снизу. Тогда нагретая вода будет подниматься наверх, уступая место более тяжелой холодной воде, которая сверху будет опускаться вниз и затем снова нагреваться, подниматься вверх и т. д. В этом случае возникает конвекция, жидкость перемешивается и нагревание идет быстрее.

Повышенной устойчивостью будут обладать лишь те слои тропосферы, которые ниже сажевой пелены. Совсем другая ситуация будет складываться выше ее верхней границы. Там, наоборот, атмосфера сделается особенно неустойчивой. В самом деле, слои атмосферы, прилегающие к черной пелене, будут очень сильно нагреваться, и, следовательно, они будут стремиться подняться вверх, в стратосферу, в которой возникает интенсивная вертикальная конвекция. Эти вертикальные токи воздуха начнут, конечно, захватывать и частицы сажи, поднимать ее в стратосферу. Но, поднявшись выше тропопаузы - границы между атмосферой и тропосферой, - они окажутся особенно долгоживущими. Это еще один механизм, который будет задерживать выпадение сажи и мешать возвращению атмосферы в исходное состояние.

Вот почему, несмотря на то, что замутненная атмосфера и сажевые облака в тропосфере будут нагреты очень сильно, прогревание атмосферы займет многие и многие месяцы. И первыми это прогревание почувствуют Гималаи и другие высочайшие горные хребты (в том числе, и горы Антарктиды). При температурах в десятки градусов выше нуля начнут таять вечные снега и огромные массы воды будут извергаться вниз, - еще один катаклизм «ядерной зимы». Но он уже, наверное, будет происходить без свидетелей. Этот процесс захватит и Антарктиду, чьи ледники вздымаются на высоту до 5 километров - там тоже начнется интенсивное таяние льда.

На рисунке 6 приведены изотермы 189-го дня после катастрофы, когда прогревание уже становится заметным. Уже видны очаги потепления - Гималаи, Тибет, Антарктида... Еще месяц-другой, и загремят немыслимые водопады! Постепенно эти очаги потепления расширятся и охватят к концу года значительные области земного шара. Можно сказать, что из «ядерной зимы» наша планета шагнет прямо в «ядерное лето». По-видимому, на некоторое время почти на всей планете установится жаркая (даже сверхжаркая) и очень сухая погода.

Напомним еще об одном явлении, которое будет сопровождать «ядерную зиму». Из-за огромной теплоемкости воды океан практически не остынет. Температура его поверхности понизится всего лишь на 1,5 - 2 градуса по отношению к ординару. В результате возникнет огромная разность температур между сушей и океаном и между воздухом и водой. Можно представить себе, какие штормы будут бушевать в прибрежных районах.

В Вычислительном центре Академии наук мы провели расчеты процессов в атмосфере и океане на период в 380 дней после ядерной катастрофы. Они показывают, что и в конце года, когда температура на земной поверхности резко повысится, атмосфера все еще не будет полностью просветлена и ее состояние окажется еще весьма далеким от установившегося. И новое установившееся состояние будет также очень далеким от современного. Биосфера в результате ядерного удара полностью перестроится. Но в каком состоянии будет биосфера, какой будет климат и будет ли вообще пригодна наша старушка земля для того чтобы приютить у себя остатки рода человеческого - на эти вопросы мы пока еще ответить не можем.

Расчеты 1983 года были многократно повторены Модель непрерывно совершенствовалась, но результаты оставались практически во всяком случае качествен но - одними и теми же.

Расчеты ядерной войны
Расчеты ядерной войны

В 1984 году мы провели новые расчеты, которые показали, что даже если в ядерной войне будет использовано всего лишь 100 - 150 мегатонн ядерного горючего (то есть в 50 раз меньше, чем по сценарию Сагана), но они будут распределены надлежащим образом по основным городам Европы, Азии и Америки, то эти города также сгорят в огненных вихрях. В результате образуются облака сажи такого размера, что «ядерная зима» все же наступит. Только закончится она не через год, а через несколько месяцев. Но и это достаточный срок, чтобы покончить с жизнью Человека на Земле. А что такое 100 - 150 мегатонн? Это количество ядерного оружия не многим превышает то, которое носят на себе атомные подводные лодки. Такие числа дают представление о том, над краем какой бездны сейчас оказалось человечество.

В заключение этого раздела я хотел бы снова поговорить о той неопределенности, тех неточностях и возможных ошибках, которые мы допускаем в расчетах, используя модель «Гея». Делая свои выводы, наука всегда должна их рассматривать критически. Формулируя гипотезы, оценивать их достоверность.

Наши расчеты, конечно, не точны, но существует одно обстоятельство, которое не только оправдывает всю нашу деятельность, но и делает наши выводы - основные тенденции, которые мы обнаружили, - вполне достоверными. Я все время подчеркивал то, что мы проводили много разных расчетов, мы варьировали параметры в допустимых пределах, мы в десятки раз меняли мощность ядерных ударов, но основной вывод оставался неизменным - после ядерной войны наступит «ядерная ночь», которая будет длиться долгие месяцы. И вместе с ней наступит «ядерная зима». И она скует Землю Источники пресной воды замерзнут, и пережить этот кошмар не будет дано никому, где бы он ни жил - в Америке, Европе или на Южном полюсе. И еще одно - в самом ядерном ударе уже таится возмездие. Результат практически не зависит от того, будет ли нанесен ответный удар или нет. Пострадают не только те, которые подвергнутся удару. Погибнут также и инициаторы ядерного удара «ядерная ночь» и «ядерная зима» не пощадят никого.

В заключение этого раздела я хочу обратить внимание читателя на то качественно новое для судеб человечества, что дали эти исследования «ядерной зимы». Раньше тоже знали, что последствия ядерной войны катастрофичны. Но лишь для тех, кто в ней принимает непосредственное участие! Бытовало представление, что, находясь на холме и наблюдая, как тигры дерутся в долине, можно там и отсидеться и остаться целым и невредимым. Теперь стало ясно, что это иллюзия: если ядерная война случится, то она коснется всех. И отсидеться ни на каком холме никому не удастся!

Среди читателей этой книги могут оказаться и люди, для которых исследование математических моделей может быть профессионально близкой областью деятельности, и у них неизбежно возникнут вопросы специального характера, ответы на которые выходят за рамки книги, рассчитанной на широкого читателя. Не имея возможности их обсуждать, я тем не менее на один из таких вопросов хотел бы ответить. Мне его много раз задавали во время публичных выступлений, и, по-видимому, он представляет интерес и для широкой публики. Вопрос следующий: метеорологи не могут предсказать погоду на неделю вперед, а вы взялись говорить о том, что будет через год?

Вопрос этот очень важный и требует ответа, поскольку он вскрывает, может быть, самые сокровенные особенности процессов самоорганизации материального мира. Изучение сложных многомерных процессов - а движение атмосферы планетарных масштабов относится к их числу - обладает одним общим свойством: они, как правило, носят турбулентнообразный неустойчивый характер. Это значит, что два близких начальных состояния могут породить движения, которые в дальнейшем будут сильно отличаться друг от друга. Именно это свойство не позволяет давать точных прогнозов таким явлениям, как погода, например. Кажется, что мы в тупике и предсказать характер атмосферной циркуляции па более или менее продолжительный период времени не можем.

И это действительно так, если мы хотим отследить все детали, например, узнать, будет ли дождь над стадионом в Лужниках в следующее воскресенье. Но!.. Всегда существует «но». Кто-то из знаменитых физиков, кажется А. Эйнштейн, сказал: «Природа сложна, но не злонамеренна». Оказывается, - это факт экспериментальный - несмотря на то, что детали неустойчивых процессов типа атмосферной циркуляции могут очень сильно отличаться друг от друга при небольших изменениях начального состояния, средние характеристики будут меняться незначительно. Проводя многочисленные расчеты процессов в атмосфере и океане, мы убедились в том, что вариации средних характеристик (например, средних температур) всегда лежат в пределах точности исходных данных. Это было лишним подтверждением того, что нарисованная нами картина «ядерной зимы», ее развития и последствий качественно правильно описывает те процессы, которые будут иметь место на Земле после ядерных ударов.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич - подборка материалов, оцифровка, статьи, разработка ПО 2001-2017
Вдохновитель и идеолог проекта: Злыгостева Надежда Анатольевна
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу первоисточник:
http://ecologylib.ru "EcologyLib.ru: Экология"