«Ядерная зима»

Вернемся к проблеме моделирования погоды и климата. Сложность процессов, протекающих на поверхности Земли, приводит к тому, что прогноз погоды невозможен на сколько-нибудь длительный срок и это связано не с вычислительными ограничениями, а с сущностью самой системы. Заметим, что одной из сфер использования наиболее мощных суперкомпьютеров является как раз прогноз погоды.При изучении долговременных последствий крупномасштабных воздействий человека на окружающую среду существует одно принципиальное обстоятельство, которое делает моделирование (в первую очередь, математическое) единственно возможным подходом при прогнозировании. Дело в том, что наша Земля уникальный объект и любой эксперимент над ней может быть поставлен только один раз. Соответственно, единственным средством анализа и прогноза уникальных объектов служит моделирование.

Вычислительные эксперименты, связанные с моделированием климата, можно подразделить на два типа. Первый тип – вычисления, которые должны подтверждать адекватность используемых моделей при помощи сопоставления с имеющимися экспериментальными данными. После установления адекватности модели могут производиться вычисления с целью прогноза. Например, прогноз изменения климата вследствие парникового эффекта, создаваемого такими газами, как СО₂ и метан.

Отметим, что изложенный подход не является особенностью именно математических моделей, а свойствами в той или иной степени моделей любых сложных систем.

Воздействие на сложную систему может быть плавным: постепенное изменение параметров (изменение концентрации парниковых газов в рассматриваемом примере), а может осуществляться в виде одномоментного, но сильного воздействия.

Хорошая модель позволяет предсказывать результаты как плавных, так и резких внешних воздействий.

Одним из таких резких воздействий может быть ядерный конфликт. Долгое время, несмотря на общепризнанную неприемлемость глобального ядерного столкновения, рассматривалась возможность ограниченного обмена ядерными атаками на города с использованием небольшой части ядерных запасов.

Неприемлемость даже ограниченного обмена ядерными ударами была показана при помощи математического моделирования климатических изменений, являющихся следствием ядерных бомбардировок крупных городов. Отметим, что конечно ни о каком «эксперименте» в данном случае не может идти и речи, и моделирование – единственный возможный способ прогнозирования.

Расчеты показывают, что при использовании 100 мегатонн ядерной взрывчатки (это менее 1% суммарных запасов в мире) во время нанесения ударов по крупнейшим городам приведет к попаданию в атмосферу около 100 миллионов тонн сажи. А это, в свою очередь, вызовет уменьшение потока солнечного света у поверхности в десятки раз.

Главным климатическим эффектом является быстрое и исключительно сильное понижение температуры. Уже через неделю средняя температура поверхности упадет более чем на . Средняя температура более высоких слоев атмосферы увеличится примерно на такую же величину. Образовавшаяся температурная инверсия чрезвычайно стабильна, так как холодный воздух тяжелее теплого. Этот эффект в зимнее время хорошо известен жителям межгорных котловин. Так, например, среднеянварская температура в городе Кызыл (столица Республики Тыва) около мороза (дно котловины), а в окружающих горах (отроги Саян) примерно на теплее.

По существу произойдет глобальная климатическая катастрофа, получившая название «ядерная зима».

На самом деле приведенные средние значения не дают полного представления о масштабах катастрофы. В частности, примерно через месяц после конфликта на севере Европы температура упадет на , в северной Сибири – на , в Северной Америке – на , на юге Азии – на и т.д. На вершинах гор температура резко поднимется, что приведет к бурному таянию ледников и наводнениям. Океан за такое время практически не изменит свою температуру, что приведет в прибрежных районах к ураганам чудовищной силы.

Отметим, что независимо от места конфликта и, несмотря на его локальность, климатическая катастрофа охватит всю Землю.

Таким образом, математическое моделирование свидетельствует, что ядерный конфликт помимо относительных локальных факторов, таких, как проникающая радиация и ударные волны, будет сопровождаться глобальными катастрофическими изменениями климата.

С развитием вычислительной техники модель, лежащая в основе концепции «ядерной зимы», постоянно уточнялась, в первую очередь, в модель вводилось в явном виде описание самого процесса подъема загрязнения в стратосферу (в исходной модели количество выбросов принималось в качестве входного параметра).

Следует отметить, что концепция «ядерной зимы» до сих пор не может считаться убедительно доказанной, но и не может быть отвергнутой.

На сайте Batrachos.com приведена учебная модель «Последствия ядерного конфликта («ядерная зима»)», следующая исходной модели Н.Н. Моисеева и К. Сагана.