Forskere til at studere miljø, menneskelige påvirkninger af atomkrig

Forskere og studerende ledet af University of Colorado Boulder og Rutgers University beregner de miljømæssige og menneskelige virkninger af en potentiel atomkrig ved hjælp af de mest sofistikerede videnskabelige værktøjer til rådighed.

De ledende forskere, CU Boulder professor Brian Toon og Rutgers professor Alan Robock, har studeret truslen til bunds i årtier. De var blandt de første videnskabsmænd, der formulerede teorien om "nuklear vinter". som indikerede, at en atomkrig mellem to lande kunne afkøle dele af planeten og udløse hungersnød og massesult, selv i nationer, der ikke er involveret i krigen.

I 1983, Toon, Robock og andre – inklusive Cornell Universitys Carl Sagan – fulgte i hælene på den hollandske videnskabsmand Paul Crutzen og den nu pensionerede CU Boulder Professor John Birks, der offentliggjorde en undersøgelse fra 1982, der konkluderede, at røg fra brændende skove, byer og oliereserver forårsaget af nukleare eksplosioner ville blokere for sollys og afkøle Jorden. Det nukleare vinterblad fra 1983, som Toon var medforfatter til, blev udgivet i Videnskab og tiltrak verdensomspændende opmærksomhed fra videnskabsmænd, politikere og offentligheden.

"Jeg finder det overraskende og frustrerende, at de potentielle katastrofale virkninger af en atomkrig er faldet af radaren for mange mennesker efter de nukleare vinterdiskussioner, der begyndte i begyndelsen af ​​1980'erne, " sagde Toon. "Et af vores mål for denne undersøgelse er at informere folk om, hvor farlige disse våben er ved at give en solid videnskabelig analyse af problemerne."

Fortsat trussel om 'atomvinter'

Den nye undersøgelse vil for første gang i detaljer beregne virkningerne af atomkrig på landbruget og den oceaniske fødekæde og på mennesker, herunder fødevaretilgængelighed og migrationsaktivitet, sagde Toon fra CU Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics. Holdet bruger forskellige scenarier til at beregne, hvor meget røg, der produceres af brande i moderne byer initieret af nukleare eksplosioner, ville blive produceret af bybrandstorme og deres tilgængelige brændstoffer, sagde Toon.

"Den vigtigste faktor er mængden af ​​røg, der ville blive genereret fra brande startet af atomdetonationer i byer og industriområder og løftet op i den øvre atmosfære, " sagde Robock, en fremtrædende professor ved Institut for Miljøvidenskab på Rutgers. "For første gang, vi vil modellere brandene og ildstormene, ved hjælp af detaljerede skøn over, hvad der ville brænde, baseret på nye troværdige scenarier for, hvordan en atomkrig kan udkæmpes."

Selvom det globale atomarsenal blev reduceret med omkring 75 procent efter afslutningen på den kolde krig i 1980'erne, der er stadig omkring 15, 000 atomvåben fordelt på ni nationer. Mens USA og Rusland har hovedparten af ​​våbnene, de andre medlemmer af verdens "Nuclear Club" er Storbritannien, Kina, Frankrig, Israel, Pakistan, Indien og Nordkorea.

Toon understregede, at truslerne om en nuklear hændelse ikke er blevet mindre og kan opstå som følge af fejlkommunikation, international panik, computer hacking eller funktionsfejl, terrorisme eller handling fra en slyngelleder af en atomnation. Nordkorea, som har 10 til 20 atomvåben, fortsætter med at fremvise sin militære magt - senest med affyringen af ​​et interkontinentalt ballistisk missil, der menes at kunne nå Alaska eller Hawaii - som blev fordømt af mange nationer, inklusive USA, Rusland og Kina.

Supercomputere, klimamodeller fortæller en historie om atomkrig

Holdet bruger supercomputere og sofistikerede klimamodeller udviklet af National Center for Atmospheric Research (NCAR) i Boulder til at beregne mængden af ​​brandbrændstoffer i større byer, og hvor meget røg, der kan produceres af atomsprængninger. Forskerne bruger også landbrugs- og verdensfødevarehandelsmodeller til at vurdere indvirkningen på afgrøder fra en potentiel atomkrig og muligheden for udbredt hungersnød.

"Beregninger viser, at der er mad nok på planeten til at brødføde mennesker i omkring 60 dage, og en gennemsnitlig by har omkring nok mad til at brødføde indbyggerne i kun syv dage, " sagde Toon, også professor i atmosfærisk og oceanisk videnskabsafdeling (ATOC). "Vores samfunds funktion er i høj grad baseret på vores evne til at transportere fødevarer, brændstof og andre varer - aktiviteter, der ville blive hårdt ramt af en atomkrig."

I 2016 forfattede Robock og Toon et kommentarstykke i The New York Times med titlen Let's End the Peril of a Nuclear Winter. Heri peger de på deres undersøgelse fra 2007 om de potentielle konsekvenser af en atomkrig mellem Indien og Pakistan, hvor hvert land detonerede 50 bomber på størrelse med Hiroshima.

Et resultat? Røg fra eksplosionerne ville få temperaturen til at falde, forårsager hvede, ris, majs- og sojaproduktionen skal reduceres globalt med 10 til 40 procent i fem år. Eksplosionerne ville også forårsage alvorlig nedbrydning af Jordens ozonlag, skader menneskers sundhed og miljøet, sagde Toon.

Det nye projekt er finansieret af en treårig, 3 millioner dollars tilskud fra Open Philanthropy Project med hovedkvarter i San Francisco. Open Philanthropy fokuserer på finansiering af projekter i fire brede kategorier:amerikansk politik, globale katastrofale risici, videnskabelig undersøgelse, og global sundhed og udvikling.

Studerende involveret i forskning

Som en del af Open Philanthropy indsats, CU Boulder Professor Yunping Xi og hans studerende vil vurdere mængden af ​​brændbart byggemateriale i moderne byer i forskellige dele af verden, samt det brændbare indhold i sådanne bygninger. CU Boulder Professor Julie Lundquist og hendes studerende vil bruge sofistikerede vejrforsknings- og prognosemodeller udviklet på NCAR til at køre computersimuleringer af, hvordan terræn og overfladeruhed kan påvirke brandadfærd efter en nuklear detonation.

Robock arbejder med flere kandidatstuderende, inklusive Joshua Coupe, som skal hjælpe med klimamodellering. En anden af ​​hans kandidatstuderende, Guangoh Jheong, vil arbejde på landbrugsmodellering med University of Chicago postdoc-forsker Florian Zabel. Rutgers lektor Gal Hochman og kandidatstuderende Hainan Zhang vil arbejde på økonomisk modellering for indsatsen, sagde Robock.

NCAR-forskerne Charles Bardeen og Michael Mills, som begge modtog deres doktorgrader ved CU Boulder, vil bruge de seneste atmosfæriske og aerosol-klimamodeller udviklet i centret for bedre at forstå klimasystemets reaktion på soden fra brande. Baseret på den nuværende videnskabelige viden, nogle kunne ende i stratosfæren 10 til 30 miles over jordens overflade og forblive i luften i år eller endda årtier, sagde Toon.

Arbejder med Toon, Bardeen og Mills - som tidligere har samarbejdet med ham om nukleare vintersimuleringer - vil spore injektioner af gasser og aerosoler fra bybrande, beregne deres transport, fjernelse og samspillet mellem partikler og skyer, indkommende sollys og klima.

Ud over, CU Boulder assisterende professor Nicole Lovenduski og studerende vil studere, hvordan den oceaniske fødekæde kan ændre sig som reaktion på klimaforstyrrelser og forbedret ultraviolet stråling fra atomeksplosioner.

"Vores arbejde vil give en meget klarere beskrivelse af de globale humanitære konsekvenser understøttet af state-of-the-art beregninger af brandene, klimaforandringerne og indvirkningen på fødevareproduktionen, priser og restriktioner for en række forskellige mulige atomkrige, " sagde Robock.