核冬天：人類無法承受之重

魏科

在全球熱核戰(zhàn)爭中，地球上的每個人現(xiàn)在都處于危險中。人類犯了大錯，將親手滅絕自己。

“核冬天”震驚世界

上一次關(guān)于核戰(zhàn)爭的氣候影響的研究高潮是在20世紀80年代，當時美國和蘇聯(lián)這兩個超級大國總共擁有超過6.5萬件核武器，民眾都生活在恐怖的核威懾中，如果這兩個國家之間爆發(fā)核戰(zhàn)，必然是全球性核戰(zhàn)爭，也將使全人類陷入滅頂之災(zāi)。

1982年，一篇題為《核戰(zhàn)爭后的大氣層：昏暗的中午》的文章引起轟動，并引起大名鼎鼎的卡爾·愛德華·薩根的關(guān)注。薩根是美國當時最著名的天文學家、天體物理學家、宇宙學家和科幻作家，他與美國國家航空航天局的同事迅速跟進研究，在《科學》雜志上發(fā)表了《核冬天：大量核爆炸造成的嚴重后果》一文。“核冬天”這個詞匯第一次走入人們的視野，隨即引起全球性恐慌。這篇《科學》雜志上的文章指出，在一個數(shù)十億噸當量級的全球核戰(zhàn)之后的一到兩周之內(nèi)，大量濃煙和灰塵通過大氣環(huán)流傳遍全球，使得地球籠罩在一層煙塵中。這層煙塵阻擋了太陽輻射，使得地球上即使是中午，也會天色昏暗，全球有如“暮光之城”，由此導致地面溫度大幅降低到-15℃～-25℃，出現(xiàn)所謂的“核冬天”。如果核戰(zhàn)規(guī)模是稍小的1億噸級別的，即使戰(zhàn)爭發(fā)生在夏季，也可以引起地表溫度達到冰點。

與此同時，進入平流層的煙塵造成異常嚴重的臭氧損耗，導致到達地表面的紫外線輻射大量增加，這種現(xiàn)象被稱作“紫外線之春”。由于平流層大氣層結(jié)穩(wěn)定，因此進入平流層的煙塵可持續(xù)數(shù)年，形成較長期的影響。在核戰(zhàn)之后，全球所有人和生物都生活在寒冷、黑暗并且充滿核輻射、超強紫外線輻射的“核冬天”里，農(nóng)林漁畜牧業(yè)受到摧毀，全球出現(xiàn)嚴重饑荒，死于饑餓的人口可能多達數(shù)十億。

上述研究結(jié)論得到了其他獨立研究的證實，特別是蘇聯(lián)科學家，從冷戰(zhàn)鐵幕的另外一面印證了“核冬天”的恐怖結(jié)果。

當時，關(guān)于“核冬天”的研究主要基于數(shù)值模型，與現(xiàn)在的模型相比，那時的模型更為簡單，但依然囊括了關(guān)鍵的物理過程，包括煙塵粒子分布，并利用米散射理論（又稱“粗粒散射”“大顆粒散射”，是一種光學現(xiàn)象，屬于散射的一種情況。當粒子尺度接近或大于入射光波長時，其散射的光強在各方向是不對稱的，其中大部分入射光線沿著前進方向進行散射）計算可見光和紅外光的光學屬性、通量及溫度變化。模型考慮了隨高度變化的灰塵、煙塵、每次核爆炸對大氣中氮氧化物的注入，考慮了爆炸數(shù)目、規(guī)模和類型以及爆炸位置與高度等參數(shù)。

盡管人們對核戰(zhàn)爭有一定的恐懼，但冷戰(zhàn)時期各國都有針對核戰(zhàn)爭的演練、各種深入地底的防空防生化掩體、各種深航于海洋的核潛艇，使得各國都自信可以抵御核打擊，并且能夠保持二次打擊能力。然而，“核冬天”理論的提出，讓人們徹底明白核戰(zhàn)的毀滅性后果：在全球核戰(zhàn)里，地球上沒有干凈的空氣，沒有能躲過核戰(zhàn)氣候影響的區(qū)域，全部都會陷入長期煙塵覆蓋下的低溫中，動植物大量死亡，農(nóng)作物減產(chǎn)、絕產(chǎn)，戰(zhàn)備儲備食品大量消耗；核戰(zhàn)結(jié)束數(shù)年，幸存者陷入全球饑饉和死亡，所有人都成為核戰(zhàn)受害者，無人幸免。

“核冬天”研究再度興起

最近，關(guān)于“核冬天”的研究在學術(shù)界重新熱了起來，這是因為：20世紀80年代進行的氣候影響評估模型都非常簡單，模擬的時間長度也有限；而從20世紀80年代到現(xiàn)在，氣候模式有了長足發(fā)展，不僅包含完整的大氣情況，而且耦合了海洋、海冰、陸面、植被過程、碳氮循環(huán)和各種復雜的化學過程，模擬性能大大提高，水平和垂直分辨率更高，各種物理過程也更加合理。另外，計算機技術(shù)也不可同日而語，當年無法實現(xiàn)的大規(guī)模計算，現(xiàn)在已經(jīng)成為可能。舉例而言，1985年，全球頂級超級計算機CRAY-2總共有4個處理器，其峰值運算速度可以達到每秒1.9億次（GFLOPS）。2005年，IBM發(fā)布藍色基因超級計算機，其峰值速度已經(jīng)達到每秒280萬億次（TFLOPS），使用6萬個處理器。2016年，中國“神威·太湖之光”橫空出世，浮點運算速度達到每秒93千萬億次（PFLOPS）。30年過去了，超級計算機的計算能力增加了4.8億倍以上，進步神速。

另一個現(xiàn)實問題是，盡管經(jīng)過幾輪談判和努力，全球核武器數(shù)量在2017年中降低到1.5萬件左右，其中僅4000件處于戰(zhàn)備狀態(tài)，該數(shù)值僅為1986年的6%左右，但總量依然不小。此外，擁有核武器的國家從20世紀80年代初的8個增加到9個，其中，南非退出核武器國家行列，而巴基斯坦和朝鮮成為有核武器國家，它們與印度和以色列都未加入《防止核擴散條約》（NPT）。擁核國家和非NPT國家數(shù)目的增多，意味著不確定性的增大，成為懸在人們頭頂?shù)倪_摩克利斯之劍。

因而， 在“核冬天”威脅基本解除30年后的今天，人們依然關(guān)注核問題，只不過關(guān)注點放在了以下兩點：第一，冷戰(zhàn)結(jié)束多年，剩余的核武器是否依然可以導致“核冬天”？第二，如果在區(qū)域沖突中發(fā)生小規(guī)模核戰(zhàn)爭（這里所說的“小”是相對于美蘇爭霸期間數(shù)萬枚核導彈齊發(fā)的核戰(zhàn)爭），會導致什么樣的結(jié)果？

對于這兩個問題，科學家們給出了答案，首先，目前剩余的核武器依然可以制造出“核冬天”；而且，新的研究表明，其持續(xù)時間遠比人們以前的估計要久。其次，區(qū)域核戰(zhàn)爭雖然不會導致“核冬天”，但會使數(shù)百萬/千萬人口死于爆炸、核輻射、火災(zāi)，戰(zhàn)爭將導致全球溫度降低、農(nóng)業(yè)受損，并且持續(xù)時間超過10年，死于饑饉及其相關(guān)沖突的人數(shù)可能超過核戰(zhàn)爭本身。endprint