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.

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».

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.

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».