Кибернетика, ноосфера и проблемы мира

Коллектив авторов

При пожарах выход дыма в атмосферу составляет несколько процентов от массы сгоревшего материала. Обычно принимается цифра в 2 %. Если подсчитать, сколько материала может сгореть в городах в результате возможного крупномасштабного ядерного конфликта, то получится порядка 100–200 млн. т дыма. Эти оценки были получены независимо у нас в стране и в США. «Дополнительный вклад» дают лесные пожары. Уже первые оценки голландца П. Крутцена и американца Дж. Беркса в 1982 г. показали, что дым только от лесных пожаров на площади в 1 млн. км² может ослабить солнечный свет у поверхности Земли в десятки и сотни раз [70] . В дальнейшем эти данные многократно уточнялись, но основной вывод остался неизменным.

70

См.: Crutzen P. J., Birks J. W. The atmosphere after the nuclear war: Twilight at noon.
– Ambio, vol. 11, N 2/3, p. 114–125

Энергия,

выделяемая при пожарах, как минимум, на порядок превышает энергию самих взрывов. Если бы все ядерные заряды вызвали крупномасштабные пожары, то энергия этих пожаров оказалась бы равна кинетической энергии ветров в земной атмосфере, что неминуемо привело бы к полной перестройке атмосферной циркуляции и кардинальным изменениям погоды на всей Земле [71] . Ведь даже пожары городов и лесов на ограниченной территории порядка миллиона квадратных километров приводят к катастрофическим последствиям из-за огромных количеств пепла, сажи и дыма, поднятых в атмосферу.

71

CM.: Голицын Г. С., Гинзбург А. С. Климатические последствия возможного ядерного конфликта и некоторые природные аналоги. М., 1983. 33 с. Препр.

Аэрозольные частицы поглощают и рассеивают солнечное излучение, что соответственно дополняет разогрев атмосферы и уменьшает солнечную энергию у поверхности. К тому же аэрозоль поглощает тепловое излучение от поверхности, т. е. может привести к некоторому увеличению парникового эффекта атмосферы.

Если аэрозоль слабо поглощает солнечное излучение (например, пыль или продукты вулканических извержений), то температурный эффект подобен облачному. Облака днем или летом охлаждают поверхность, отражая и рассеивая часть солнечных лучей, а ночью или зимой уменьшают выхолаживание, задерживая тепловое излучение поверхности.

_{Изменения средней температуры суши при разных сценариях ядерной войны. 1 — 5000 Мт; 2 — 100 Мт, атака на крупные города; 3 — 10000 Мт, максимальное количество пожаров}

В глобальном масштабе увеличение количества рассеивающего аэрозоля приведет к похолоданию из-за увеличения отражательной способности (альбедо) Земли. Это похолодание частично компенсируется увеличением парникового эффекта за счет поглощения аэрозолем теплового излучения поверхности. Эффект, получаемый в результате, зависит от оптических свойств и высоты расположения аэрозольного облака. Но во всех случаях, регулируя потоки солнечного и теплового излучений, аэрозоль, как и облачность, сглаживает температурные контрасты.

Дым, сажа и особенно продукты городских пожаров значительно сильнее, чем пыль, уменьшают доступ солнечной энергии к поверхности Земли. Одновременно перечисленные поглощающие аэрозоли могут уменьшить отражательную способность Земли. В результате задымления атмосферы создается ситуация, когда солнечное излучение поглощается в атмосфере, а земную поверхность нагревает не Солнце, а тепловое излучение атмосферы.

В обычных условиях главной примесью, вызывающей в атмосфере парниковый эффект, является водяной пар. Однако 70 % его сосредоточено в нижних 3–4 км атмосферы. И если основное поглощение солнечного излучения будет происходить выше, то парникового эффекта просто не будет.

По мере роста содержания поглощающих частиц в атмосфере сначала преобладает эффект уменьшения альбедо и поверхность прогревается. Но затем при сильном задымлении атмосферы, как показано в работах советских и американских ученых, поверхность суши остывает на десятки градусов, приспосабливаясь к температуре верхнего поглощающего аэрозольного слоя (см. рисунок). Совместное действие продуктов горения и пыли, заброшенной в стратосферу, увеличивает похолодание [72] . Наступает «ядерная зима».

72

См.: Turco R. P., Toon O. B., Ackerman Т. Et al Nuclear winter: Global consequences of multiple nuclear explosions.
– Science, 1983, vol. 222, N 4630, p. 1283–1293; Обухов А. М., Голицын Г. С. Возможные атмосферные последствия ядерного конфликта. — Земля и Вселенная, 1983, № 6, с. 5–13; On the modeling of the climatic consequences of the nuclear war. Moscow: Computing Center of the Academy of Sciences USSR, 1983. 21 p. Prepr.

Поверхность суши охладится на 30–40 °C, а поверхность океана — всего на несколько градусов. В то же время атмосфера над океаном и сушей прогреется на 10–20 °C. И над сушей, и над океаном уменьшается скорость понижения температуры с высотой. Ослабляется влагообмен атмосферы с поверхностью, уменьшается количество осадков из средних и верхних слоев тропосферы. Все это приведет к тому, что время пребывания дыма в атмосфере резко увеличится. «Ядерная зима» удлинится.

Частичные природные аналоги последствий ядерной войны

В начале статьи уже говорилось, что история Земли не знает природных катастроф, по комплексу своих воздействий на человечество и всю живую природу сравнимых с глобальными последствиями ядерной войны. Однако в природе бывают стихийные бедствия и явления, дающие частичное представление о масштабах отдельных эффектов ядерной катастрофы. Рассмотрим некоторые из них, помогающие представить хотя бы частично механизм формирования «ядерной зимы».

Крупные природные пожары

Человечество на протяжении своей истории помнит грандиозные пожары, когда горели города и селения, поля и леса. Приведем ряд исторических свидетельств о некоторых лесных пожарах, дым от которых расстилался на огромных площадях.

Русские летописи хранят сведения об огромных лесных пожарах начиная с 1092 г. В «Никоновской летописи» рассказывается, как 1371 г. горели гигантские лесные массивы, когда в густом дыму, стоявшем два месяца, простым глазом были видны пятна на Солнце. К горевшем лесам добавлялся урон от горевших пересохших болот. Дикие звери, потеряв чутье, бродили среди людей [73] .

73

См.: Борисенков Е. Л., Пасецкий В. М. Экстремальные природные явления в русских летописях XI–XVII вв. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 239 с.

Во время грандиозных пожаров в Сибири в 1915 г. выгорела площадь лесов около 120 тыс. км² (12 млн. га). Из-за сильного дыма хлеба созрели на полмесяца позже, дав мелкие, щуплые зерна. Местами пелена дыма была столь плотной, что на расстоянии пяти-шести шагов не было видно строений [74] .

В 1950 г. дым от пожаров в юго-западной канадской провинции Альберта образовал гигантское облако, которое, поднявшись на несколько километров над Землей, стало дрейфовать на восток. Дым был настолько плотен, что когда его шлейф накрыл Буффало, то в городе среди дня пришлось включать электрическое освещение. На востоке США дым вызвал похолодание на несколько градусов. Затем шлейф дыма пересек Атлантический океан и наблюдался в Западной Европе на высоте 8 — 10 км.

74

См.: Львов П. Н., Орлов А. И. Профилактика лесных пожаров. М.: Лесн. пром-сть, 1984.116 с.