Коллектив авторов - Кибернетика, ноосфера и проблемы мира
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».
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].
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.
В Европе в послевоенные годы, по-видимому, наиболее массовые пожары наблюдались в августе 1972 г., когда пелена дыма принимала континентальные размеры, простираясь от Белого до Черного моря. Временами она принимала лентовидную форму, и гигантская лента шириной в 200–400 км вытягивалась почти на 6 тыс. км от центральных областей европейской территории СССР до озера Балхаш. Количество дыма, определенное по данным советских и американских спутников, превышало 1 млн. т. Высота подъема дыма достигала 5 км. После окончания пожара в течение нескольких месяцев сохранялась пониженная прозрачность атмосферы[75].
Приведенные примеры дальнего распространения дыма от локальных пожаров и их метеорологических эффектов дают частичное представление о процессе глобального распространения дыма от массовых пожаров ядерной войны.
Мощные вулканические извержения
Крупное извержение вулкана — всегда стихийное бедствие для жителей окружающих областей. По различным оценкам за последние 500 лет только число человеческих жертв, вызванных этой причиной, составляет 200 000 человек.
Огромна разрушительная сила вулканов. Например, в результате извержения на греческом острове Санторин около 1500 г. до н. э. остров практически перестал существовать: образовалась кальдера объемом 80 м3. Освобожденная энергия вызвала приливную волну высотой до 30 м, опустошившую остров Крит, спустя несколько часов затопившую дельту Нила и разрушившую порт, удаленный на 1000 км от места извержения. Некоторые исследователи связывают с этим извержением легендарную гибель Атлантиды и библейскую «тьму египетскую».
Сто лет назад, в августе 1883 г., произошло одно из крупнейших известных извержений на островном вулкане Кракатау в Зондском проливе между островами Ява и Суматра, Грохот взрыва был слышен на расстоянии до 4000 км (в Австралии и на Цейлоне), было поднято в воздух около 20 км3 горных пород. Высота вызванных взрывом цунами достигала 40 м, и даже в Ла-Манше зарегистрировали увеличение прилива.
Пепел выпал на площади около 1 млн. км2. В Джакарте днем наступила полная темнота. Тончайшая пыль достигла стратосферы и распространилась по всей Земле, вызвав необычайно яркие закаты и восходы Солнца. Прошли годы, пока тонкая пыль осела. В результате частичного экранирования солнечного излучения на больших территориях снизилась среднегодовая температура воздуха[76].
В настоящее время по климатическим рядам температуры установлено, что в годы, следующие за крупнейшими извержениями или сериями извержений вулканов, средняя температура воздуха у поверхности Земли уменьшается на 0,3–0,5 °C. В отдельных регионах похолодание бывает более существенным.
В целях сравнения с ядерными выбросами и пожарами представляют интерес аэрозольные выбросы вулканов и их следствие — климатические эффекты извержения. Как уже отмечалось, аэрозольное облако в первую очередь уменьшает температурные контрасты. Это ярко проявилось при извержении вулкана Сент-Хеленс в мае 1980 г. Облако вулканических выбросов на пути своего следования по территории США понизило дневную температуру на 8 °C и на столько же повысило температуру ночью. Последнее связано с тем, что аэрозоль был достаточно крупный, в десять и более раз, чем частицы дыма, и равным образом влиял как на солнечное, так и на тепловое излучение.
По-видимому, крупнейшим в истории человечества было извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 г. При взрыве было поднято в воздух 150 км3 вещества. «Годом без лета» был назван последующий за извержением 1816 г. в Северной Америке и Западной Европе. В Новой Англии летом 1816 г. снег выпадал в июне, были заморозки в июле и августе. В Швейцарии и Франции в 1816 г. зарегистрировано самое позднее созревание урожая винограда за период с 1782 г. В Англии, Швейцарии и на севере США лето 1816 г. было самым холодным с начала метеорологических наблюдений.
Необычайно холодное лето вызвало неурожай и голод, особенно в опустошенной наполеоновскими войнами Европе. Не исключено, что одним из возможных последствий извержения Тамборы была пандемия холеры, которая возникла в результате голода в Бенгалии, последовавшим за очень холодным летом 1816 г., достигла Кавказа в 1823 г., а Европы и Северной Америки — в 1830–1832 гг.[77].
Столь губительные действия на обширных территориях Земли может вызвать похолодание в течение одного лета всего лишь на несколько градусов в отдельных регионах[78], приведшее к такому же, если не более значительному охлаждению.). Трудно даже представить последствия похолодания всей суши Земли на десятки градусов в результате «ядерной зимы».
