Undersøgelse af klimaeffekter af regional nuklear udveksling

Et hold af forskere fra Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har fundet ud af, at de globale klimatiske konsekvenser af en regional atomvåbenudveksling kan variere fra en minimal påvirkning til mere betydelig afkøling, der varer i årevis.

De fem LLNL-forskere undersøgte potentialet for globale klimaændringer fra store bybrande antændt i en hypotetisk regional atomudveksling af 100 15-kilotons atomvåben mellem Indien og Pakistan.

Dette scenarie, som er blevet undersøgt i flere andre nyere undersøgelser, blev evalueret af laboratorieforskere ved hjælp af to high-fidelity-modeller for første gang og tog nye faktorer i betragtning.

"Et af de nye aspekter af vores arbejde er, at vi undersøgte afhængigheden af ​​klimaeffekterne af forskellige mængder brændstof tilgængeligt på stedet for detonationen og den efterfølgende brand, " sagde LLNL mekaniske ingeniør Katie Lundquist, lederen af ​​undersøgelsen og en medforfatter til holdets papir.

Holdet overvejede en række muligheder for brændstofpåfyldning på brandstedet og fanekarakteristika, såsom røgsammensætning og aerosolegenskaber, resulterer i en forbedret forståelse af modellens følsomhed over for disse faktorer.

Holdets papir blev offentliggjort i sidste uge i Journal of Geophysical Research :Atmosfærer, en udgivelse af American Geophysical Union.

Det menes, at hvis detonationen af ​​flere atomvåben forårsager store brande, røgemissionen kan blokere for sollys og påvirke det globale klima.

I deres undersøgelse, Livermore-forskerne simulerede den globale klimapåvirkning ved hjælp af nye modeller til at forudsige de branddrevne sodfaner til toppen af ​​troposfæren og videre. De fandt ud af, at når røgen fra brandene forbliver i den nedre troposfære (som har en højde på omkring seks til 11 miles), det fjernes hurtigt, og klimabelastningen er minimal.

Imidlertid, når brande sprøjter røg ind i den øvre troposfære eller højere, mere røg transporteres til stratosfæren (laget fra troposfæren op til en højde på omkring 30 miles), hvor nok lys er blokeret til at forårsage global overfladeafkøling.

"Vores simuleringer viser, at røgen fra 100 samtidige ildstorme ville blokere for sollys i omkring fire år, i stedet for de otte til 15 år forudsagt i andre modeller, " skrev Livermore-forskerne.

De mener, at i dette tilfælde, det blokerede sollys vil sandsynligvis forårsage en global gennemsnitlig topafkøling på 1 til 1,5 grader Kelvin i omkring fire år, sagde Lundquist.

Ved at studere brændstofbelastningens indvirkning på det globale klima, holdet fandt ud af, at hvis der kun var brande i forstæder, der ville være ringe eller ingen effekt på klimaet. Omvendt de konkluderede, at brande i tæt befolkede byområder kunne producere en afkøling tre gange så stor som virkningen af ​​1991-udbruddet af Mount Pinatubo-vulkanen i Filippinerne.

Individuelle brandfaner modelleres ved hjælp af Weather Research and Forecasting-modellen (WRF), og klimaresponsen forudsiges ved at injicere de WRF-simulerede sorte kulstofemissioner i Energy Exascale Earth System Model (E3SM).

Denne undersøgelse repræsenterer første gang E3SM-systemet med højere opløsning, udviklet af Department of Energy's (DOE) Office of Science, er blevet brugt til at se på klimaeffekterne af en atomvåbenbørs.

Lee Glascoe, en anden medforfatter af tidsskriftet og lederen af ​​laboratoriets National Atmospheric Release Advisory Center (NARAC), sagde, at den toårige undersøgelse viste, at der stadig er meget usikkerhed om den globale klimapåvirkning af en regional atomvåbenbørs.

"Tidligere forskning har været usikker på, hvad konsekvenserne kan være for det globale klima fra en regional udveksling af atomvåben, " sagde Glascoe. "Dette papir fremhæver, at mange lokaliserede processer, såsom brændstoftæthed og brandintensitet, kunne drive de globale resultater."

Det er også første gang, Glascoe bemærkede, at LLNL-forskere fra NARAC og Klimaprogrammet har samarbejdet om en videnskabelig undersøgelse.

"Der er en betydning for denne fælles indsats. Vi kombinerede lokale vejr-drevne begivenheder, hvilket er noget som NARAC er specialiseret i, med globale klima-drevne begivenheder, hvilket er noget, som Klimaprogrammet er specialiseret i."

Udover Lundquist og Glascoe, andre forfattere af artiklerne er atmosfærisk videnskabsmand Qi Tang; David Bader, lederen af ​​klimaprogrammet; og Benjamin Wagman, en postdoc nu ansat på Sandia National Laboratories i New Mexico.