Ядер­ная зима - ис­то­рия и про­гно­зы

Недав­но, в одной из веток воз­ник во­прос: а на сколь­ко по­ни­зит­ся тем­пе­ра­ту­ра при так на­зы­ва­е­мой "ядер­ной зиме"? Решил по­ис­кать ин­фор­ма­цию, и вот, кое что нашел:

В двух сло­вах.

• Летом ядер­ную войну осмыс­лен­но никто не нач­нет, ибо кир­дык всему се­вер­но­му по­лу­ша­рию. Наи­бо­лее под­хо­дя­щее время для вы­жи­ва­ния эко­си­сте­мы - зима.

• Такие стра­ны, как Ка­на­да, Рос­сия, США (Аляс­ка)  наи­бо­лее под­го­тов­ле­ны пе­ре­жить ядер­ную зиму .ввиду общей за­ка­лен­но­сти на­се­ле­ния, эко­си­сте­мы и под­го­тов­лен­но­сти ин­фра­струк­ту­ры.

• Вне за­ви­си­мо­сти от ко­ли­че­ства при­ме­нен­но­го ЯО, в пре­де­лах от 100 Мт до 10000 Мт кир­дык в виде ядер­ной зими при­дет оди­на­ко­вый. И этим ис­клю­ча­ет­ся кон­цеп­ция "огра­ни­чен­ной ядер­ной войны".

• По оцен­кам экс­пер­тов по ре­зуль­та­там вли­я­ния "ядер­ной зимы" по­гиб­нет до 3 млд. че­ло­век (оцен­ка да­ва­лась по со­сто­я­нию на 1983-1985гг. На на­сто­я­щий мо­мент можно про­гно­зи­ро­вать ги­бель в пре­де­лах 4-5 млд.чел.)

Про­гно­зы ядер­ной зимы были по­лу­че­ны од­но­вре­мен­но и неза­ви­си­мо уче­ны­ми СССР и США в 1983-1985 гг. В пред­ла­га­е­мой ва­ше­му вни­ма­нию ста­тье из­ло­же­на ис­то­рия раз­ра­бот­ки этого во­про­са и даны ре­зуль­та­ты про­гно­за по­лу­чен­ных в СССР сце­на­ри­ев ядер­ной войны, а также кли­ма­ти­че­ских и неко­то­рых эко­ло­ги­че­ских ее по­след­ствий (ги­бе­ли рас­ти­тель­но­сти от хо­ло­да и умень­ше­ния осве­щен­но­сти, ис­чез­но­ве­ния видов). Со­глас­но при­ня­то­му сце­на­рию, ядер­ная зима на­чи­на­ет­ся в ре­зуль­та­те  круп­но­мас­штаб­ной ядер­ной войны между двумя круп­ней­ши­ми стра­на­ми (сум­мар­ная мощ­ность ядер­ных взры­вов равна 10 000 Мт).

 Глав­ным дей­ству­ю­щим фак­то­ром при ее воз­ник­но­ве­нии яв­ля­ют­ся силь­ней­шие  по­жа­ры в круп­ных го­ро­дах, пе­ре­шед­шие в «ог­нен­ные смер­чи». Об­ра­зо­вав­ши­е­ся сажа и мел­ко­дис­перс­ная пыль пе­ре­кры­ва­ют сол­неч­ное из­лу­че­ние. В ат­мо­сфе­ре су­ще­ству­ют ме­ха­низ­мы, пре­пят­ству­ю­щие вы­па­де­нию ядер­ных аэро­зо­лей в те­че­ние дли­тель­но­го вре­ме­ни. Рас­че­ты по­ка­зы­ва­ют, что ядер­ный аэро­золь за две неде­ли по­кры­ва­ет Се­вер­ное по­лу­ша­рие Земли, а за два ме­ся­ца пе­ре­хо­дит в Южное по­лу­ша­рие. Ве­ли­чи­на по­ни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры в раз­ных точ­ках зем­ной по­верх­но­сти со­став­ля­ет от 5 до 60 гра­ду­сов. Дли­тель­но­сти про­цес­са - до года.

 Со­глас­но рас­че­там, та стра­на, ко­то­рая на­чи­на­ет ядер­ную войну, неми­ну­е­мо по­ги­ба­ет от своих или чужих ядер­ных уда­ров. Рас­ти­тель­ность и жи­вот­ный мир по­ги­ба­ют в за­ви­си­мо­сти от того, в какой пе­ри­од года про­ис­хо­дит ядер­ный кон­фликт. Наи­бо­лее опас­но, когда ядер­ная война на­чи­на­ет­ся летом, когда рас­те­ния в наи­мень­шей сте­пе­ни вы­но­сят умень­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры и сни­же­ние осве­щен­но­сти.

 Также про­ве­де­ны рас­че­ты ядер­ной зимы при мень­шей сум­мар­ной мощ­но­сти ядер­ных взры­вов - 100 Мт. При этом ядер­ная зима будет со­про­вож­дать­ся почти таким же па­де­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры, но на более ко­рот­кое время - три ме­ся­ца.

Вве­де­ние

Почти 30 лет назад, в 1983-1985 годах, од­но­вре­мен­но и неза­ви­си­мо уче­ны­ми СССР и США были сде­ла­ны про­гно­зы ядер­ной зимы. Эти про­гно­зы имели огром­ное зна­че­ние для де­таль­но­го пред­став­ле­ния че­ло­ве­че­ством, во-​первых, о том, что мир, может быть легко раз­ру­шен, и это будет гло­баль­ная ка­та­стро­фа, а во-​вторых, что со­хра­нить, и это ре­аль­но до­сти­жи­мо.

Тогда в ре­зуль­та­те раз­ра­бот­ки про­гно­зов ядер­ной зимы люди по­ня­ли, что раз­вя­зы­ва­ние круп­но­мас­штаб­ной ядер­ной войны недо­пу­сти­мо - это при­ве­дет ци­ви­ли­за­цию к раз­ру­ше­нию, а на­ли­чие боль­шо­го ко­ли­че­ства ядер­но­го ору­жия у двух силь­ней­ших ядер­ных стран яв­ля­ет­ся не толь­ко фак­то­ром агрес­сии, но и сдер­жи­ва­ю­щим фак­то­ром, обес­пе­чи­ва­ю­щим че­ло­ве­че­ству жизнь без ми­ро­вых войн. Весь­ма важно, что уси­лия «обыч­ных» уче­ных СССР и США дали то, чего не смог­ли по­лу­чить спе­ци­аль­ные служ­бы в обеих стра­нах, при­зван­ные обес­пе­чить пра­ви­тель­ства необ­хо­ди­мы­ми зна­ни­я­ми, это был их «недо­смотр». В на­сто­я­щее время, когда фун­да­мен­таль­ная наука во всех раз­ви­тых стра­нах ак­тив­но раз­ви­ва­ет­ся, а в Рос­сии - уни­что­жа­ет­ся, про­рыв в науке, сде­лан­ный в то время, на­по­ми­на­ет нам, что когда-​то в двух силь­ней­ших стра­нах был от­но­си­тель­ный па­ри­тет не толь­ко по на­сту­па­тель­ным во­ору­же­ни­ям, но и по уров­ню фун­да­мен­таль­ной науки и ее при­клад­ным ре­зуль­та­там, каким яв­ля­лись ре­зуль­та­ты мо­де­ли­ро­ва­ния ядер­ной зимы.

Ис­то­рия

В на­ча­ле 80-х годов П. Крут­цен и Дж. Биркс об­ра­ти­ли вни­ма­ние на то, что во II ми­ро­вой войне в ре­зуль­та­те ков­ро­вых бом­бар­ди­ро­вок аме­ри­кан­ской авиа­ци­ей немец­ких го­ро­дов Гам­бург, Дрез­ден, Кас­сель и Дарм­штадт воз­ни­ка­ли мас­штаб­ные по­жа­ры, в ко­то­рых об­ра­зо­вы­ва­лись круп­ные вос­хо­дя­щие по­то­ки воз­ду­ха - «ог­нен­ные штор­мы». Они вы­дви­ну­ли идею, что в ре­зуль­та­те ядер­ных бом­бар­ди­ро­вок круп­ных го­ро­дов может быть пре­вы­ше­на некая кри­ти­че­ская масса воз­ник­ших по­жа­ров, и тогда они ста­нут ги­гант­ски­ми, будет го­реть все, вы­со­ко в ат­мо­сфе­ру взле­тят ги­гант­ские массы дыма и сажи, ко­то­рые, рас­про­стра­нив­шись на огром­ные рас­сто­я­ния, пе­ре­кро­ют сол­неч­ное из­лу­че­ние, и тем­пе­ра­ту­ра ат­мо­сфе­ры зна­чи­тель­но умень­шит­ся. Этот эф­фект они на­зва­ли «ядер­ная зима».

 В на­ча­ле 1983 г. груп­па круп­ных ученых-​климатологов со­бра­лась вме­сте, они со­гла­со­ва­ли сов­мест­ный сце­на­рий, опре­де­ля­ю­щий, сколь­ко про­дук­тов го­ре­ния будет рас­пы­ле­но в ат­мо­сфе­ре, на какую вы­со­ту, какие раз­ме­ры ча­стиц и т.п. Среди них был и наш кол­ле­га - со­труд­ник ВЦ АН СССР В.В. Алек­сан­дров. К осени вы­чис­ле­ния были за­кон­че­ны, и ока­за­лось, что ре­зуль­та­ты при­мер­но сов­па­ли - па­де­ние тем­пе­ра­ту­ры по про­гно­зам долж­но было со­ста­вить около 20-30 гра­ду­сов, что по­тряс­ло всех. Так на­ча­лись став­шие все­мир­но из­вест­ны­ми ра­бо­ты по про­гно­зи­ро­ва­нию ядер­ной зимы.

 То, что среди аме­ри­кан­ских уче­ных был один со­вет­ский, не было слу­чай­но­стью. Воз­мож­ность та­ко­го со­труд­ни­че­ства была до­стиг­ну­та в ре­зуль­та­те ини­ци­а­ти­вы ака­де­ми­ка Ни­ки­ты Ни­ко­ла­е­ви­ча Мо­и­се­е­ва. В конце 70-х он ос­но­вал в Вы­чис­ли­тель­ном цен­тре АН СССР два под­раз­де­ле­ния для изу­че­ния и мо­де­ли­ро­ва­ния гло­баль­ных био­сфер­ных про­цес­сов био­сфе­ры. Одно было при­зва­но мо­де­ли­ро­вать кли­ма­ти­че­ские про­цес­сы, дру­гое - эко­ло­ги­че­ские. К на­ча­лу 80-х годов В.В. Алек­сан­дро­вым была раз­ра­бо­та­на ма­те­ма­ти­че­ская мо­дель кли­ма­та Земли са­мо­го слож­но­го типа - мо­дель общей цир­ку­ля­ции ат­мо­сфе­ры и оке­а­на, поз­во­ля­ю­щая рас­счи­ты­вать из­ме­не­ния кли­ма­та на всей по­верх­но­сти Земли и на раз­ных вы­со­тах [1]. К этому же вре­ме­ни А.М. Тарко раз­ра­бо­тал эко­ло­ги­че­скую мо­дель - мо­дель био­гео­хи­ми­че­ско­го цикла дву­оки­си уг­ле­ро­да в био­сфе­ре  - также с про­стран­ствен­ным раз­би­е­ни­ем [1]. Обе мо­де­ли были един­ствен­ны­ми в стране, на ко­то­рых можно было рас­счи­ты­вать дол­го­сроч­ные про­гно­зы с уче­том про­стран­ствен­но­го раз­би­е­ния суши и оке­а­на.

 Н.Н. Мо­и­се­ев, В.В. Алек­сан­дров и А.М. Тарко в сен­тяб­ре 1983 года были на сим­по­зи­у­ме «Ко­э­во­лю­ция че­ло­ве­ка и био­сфе­ры» Ин­сти­ту­та жизни в Хель­син­ки. На этом сим­по­зи­у­ме со­бра­лись круп­ные спе­ци­а­ли­сты в об­ла­сти про­блем бу­ду­ще­го че­ло­ве­че­ства и био­сфе­ры - эко­но­ми­сты, эко­ло­ги, фи­ло­со­фы, ма­те­ма­ти­ки - спе­ци­а­ли­сты из США, Ка­на­ды, Фран­ции, Шве­ции, Фин­лян­дии, СССР. Перед на­ча­лом сим­по­зи­у­ма В.В. Алек­сан­дров по­ка­зал Н.Н. Мо­и­се­е­ву ли­сток бу­ма­ги с гра­фи­ком па­де­ния тем­пе­ра­ту­ры при ядер­ной зиме, тот был по­тря­сен. На этом сим­по­зи­у­ме со­сто­я­лось его пер­вое вы­ступ­ле­ние о ре­зуль­та­тах ядер­ной зимы. Оно ока­за­ло неожи­дан­но силь­ное впе­чат­ле­ние на участ­ни­ков. Все были по­ра­же­ны. Так, после вы­ступ­ле­ния В.В. Алек­сан­дро­ва ака­де­мик фон Рихт, фи­ло­соф и ста­рей­ши­на фин­ских уче­ных, по­жи­лой че­ло­век, ска­зал А.М. Тарко: «Я про­шел всю войну, но ни­ко­гда мне не было так страш­но».

 Ор­га­ни­за­цию работ по ядер­ной зиме взяла на себя ор­га­ни­за­ция СКОПЕ - На­уч­ный ко­ми­тет по про­бле­мам окру­жа­ю­щей среды. Это из­вест­ная непра­ви­тель­ствен­ная неком­мер­че­ская ор­га­ни­за­ция со штаб-​квартирой в Па­ри­же (Фран­ция), успеш­но ра­бо­та­ю­щая по сей день. Она дала уче­ным воз­мож­ность со­би­рать­ся вме­сте на несколь­ких ра­бо­чих со­ве­ща­ни­ях, при­влечь недо­ста­ю­щих спе­ци­а­ли­стов. Ею были опуб­ли­ко­ва­ны два тома «По­след­ствия ядер­ной войны» и по­пу­ляр­ная книга. Пер­вый том был по­свя­щен кли­ма­ти­че­ским по­след­стви­ям [8], вто­рой - эко­ло­ги­че­ским и сель­ско­хо­зяй­ствен­ным [9]. Оба тома вско­ре были пе­ре­ве­де­ны на рус­ский язык.

 В СССР вышли две книги - в пер­вой [4] одна глава со­дер­жа­ла ре­зуль­та­ты В.В. Алек­сан­дро­ва по мо­де­ли­ро­ва­нию ядер­ной зимы (его док­тор­ская дис­сер­та­ция), во вто­рой [2] были опуб­ли­ко­ва­ны ре­зуль­та­ты эко­ло­ги­че­ских, де­мо­гра­фи­че­ских и сель­ско­хо­зяй­ствен­ных про­гно­зов ядер­ной зимы, вы­пол­нен­ные под ру­ко­вод­ством Ю.М. Сви­ре­же­ва и А.М. Тарко. Также был вы­пуск ВЦ АН СССР, в ко­то­ром была ста­тья В.В. Алек­сан­ро­ва и Г.Л. Стен­чи­ко­ва [6], с немно­го более позд­ни­ми рас­че­та­ми кли­ма­ти­че­ских по­след­ствий ядер­ной зимы.

 Де­я­тель­но­стью в СКОПЕ от­нюдь не огра­ни­чи­ва­лась ра­бо­та уче­ных по рас­про­стра­не­нию зна­ния о ядер­ной зиме. Необык­но­вен­но из­вест­ной фи­гу­рой стал со­вет­ский уче­ный В.В. Алек­сан­дров. Его при­гла­ша­ли на мно­же­ство раз­лич­ных кон­фе­рен­ций, сим­по­зи­у­мов и дру­гих ме­ро­при­я­тия. Так, Пап­ская ака­де­мия наук при­гла­си­ла уче­ных из США и СССР на сов­мест­ное за­се­да­ние, на ко­то­ром были ака­де­мик Е.П. Ве­ли­хов и В.В. Алек­сан­дров. Автор дан­ной ста­тьи хо­ро­шо пом­нит фо­то­гра­фии, на ко­то­рых были за­сня­ты все при­сут­ству­ю­щие уче­ные, фо­то­гра­фию лич­ной встре­чи Папы Иоан­на Павла IIи В.В. Алек­сан­дро­ва. Еще одним важ­ным со­бы­ти­ем был визит ака­де­ми­ка Н.Н. Мо­и­се­е­ва и В.В. Алек­сан­дро­ва в Ва­шинг­тон (США) по при­гла­ше­нию се­на­то­ра Эд­вар­да Кен­не­ди и вы­ступ­ле­ние В.В. Алек­сан­дро­ва в се­на­те США с  до­кла­дом про ядер­ную зиму. После вы­ступ­ле­ния Эд­вард Кен­не­ди под­черк­нул, что со­глас­но рас­че­там, та стра­на, ко­то­рая нач­нет ядер­ную войну, неми­ну­е­мо по­гиб­нет от своих или чужих ядер­ных уда­ров - это будет не важно. Он также от­ме­тил важ­ность того, что рас­че­ты ядер­ной зимы по­лу­че­ны неза­ви­си­мо аме­ри­кан­ски­ми и рус­ски­ми уче­ны­ми, что до­ве­рия таким ре­зуль­та­там боль­ше.
Не сле­ду­ет ду­мать, что рас­про­стра­не­ние ин­фор­ма­ции о про­гно­зах ядер­ной зимы имело везде по­ло­жи­тель­ный от­клик. Так, в по­ли­ти­че­ском ру­ко­вод­стве США были как сто­рон­ни­ки, так и про­тив­ни­ки сле­до­ва­ния вы­во­дам тео­рии ядер­ной зимы. В.В. Алек­сан­дров и Н.Н. Мо­и­се­ев рас­ска­зы­ва­ли ав­то­ру дан­ной ста­тьи, что после вы­ступ­ле­ния в се­на­те они не могли уле­теть об­рат­но. Якобы ни у одной авиа­ком­па­нии не было би­ле­тов для по­ле­та в го­ро­да СССР. Тогда быст­ро со­об­ра­жа­ю­щий и зна­ю­щий аме­ри­кан­ские за­ко­ны В.В. Алек­сан­дров вме­сте с Н.Н. Мо­и­се­е­вым быст­ро сели на са­мо­лет и уле­те­ли в Мек­си­ку. От­ту­да уже без про­блем до­бра­лись до Моск­вы.

 К со­жа­ле­нию, в раз­гар со­бы­тий Вла­ди­мир Алек­сан­дров бес­след­но исчез, бу­дучи при­гла­шен­ным на кон­фе­рен­цию мэров неядер­ных го­ро­дов в Ис­па­нии. Из­вест­но, что из Кор­до­вы, где про­хо­ди­ла кон­фе­рен­ция, он при­ле­тел в Мад­рид, плохо себя чув­ствуя. Со­труд­ни­ки со­вет­ско­го по­соль­ства по­се­ли­ли его в го­сти­ни­цу, он вышел из нее по­гу­лять и … про­пал. Через 20 дней долж­на была со­сто­ять­ся за­щи­та его док­тор­ской дис­сер­та­ции. Пред­при­ня­тые меж­ду­на­род­ные меры найти его ни к чему до сих пор не при­ве­ли.

 Кли­ма­ти­че­ские по­след­ствия круп­но­мас­штаб­ной ядер­ной войны (ядер­ная зима)

При ана­ли­зе воз­мож­ных кли­ма­ти­че­ских по­след­ствий круп­но­мас­штаб­ной ядер­ной войны [2, 4] ис­сле­до­ва­те­ли ис­хо­ди­ли из сце­на­рия, опуб­ли­ко­ван­но­го в сдво­ен­ном вы­пус­ке жур­на­ла АМВIО [7]. Ав­то­ры сце­на­рия пред­по­ла­га­ли, что ядер­ный кон­фликт будет про­ис­хо­дить между двумя ос­нов­ны­ми про­ти­во­бор­ству­ю­щи­ми сто­ро­на­ми и что ядер­ные удары будут на­не­се­ны прак­ти­че­ски мгно­вен­но. В войне будет ис­поль­зо­ва­но менее по­ло­ви­ны сум­мар­но­го ядер­но­го ар­се­на­ла СССР и США. Общий запас ядер­ных за­ря­дов, из­рас­хо­до­ван­ных с обеих сто­рон, со­ста­вит 5742 Мт. Уда­рам под­верг­нет­ся вся Ев­ро­па, СССР, Се­вер­ная Аме­ри­ка и район Даль­не­го Во­сто­ка, вклю­ча­ю­щий Япо­нию и Южную Корею. Пред­по­ла­га­ет­ся, что будут на­не­се­ны удары и по стра­нам, непо­сред­ствен­но не участ­ву­ю­щим в войне, с целью под­ры­ва их эко­но­ми­че­ско­го по­тен­ци­а­ла и умень­ше­ния их зна­че­ния в по­сле­во­ен­ной си­ту­а­ции.

Круп­ные го­ро­да яв­ля­ют­ся пер­во­оче­ред­ны­ми це­ля­ми, утвер­жден­ны­ми стра­те­ги­че­ски­ми пла­ни­ров­щи­ка­ми в ядер­ных ата­ках про­мыш­лен­ных объ­ек­тов, со­став­ля­ю­щих важ­ней­шую часть обо­рон­но­го и эко­но­ми­че­ско­го по­тен­ци­а­ла про­тив­ни­ка.

Воз­ни­ка­ю­щие в го­ро­дах очаги пла­ме­ни («пер­вич­ные по­жа­ры») вы­зы­ва­ют об­шир­ные «вто­рич­ные» по­жа­ры. Тогда мно­же­ство оча­гов пла­ме­ни тех и дру­гих по­жа­ров объ­еди­нит­ся в один мощ­ный очаг, и об­ра­зу­ет­ся «ог­нен­ный смерч», спо­соб­ный уни­что­жить целый город (как это и слу­чи­лось после бом­бар­ди­ро­вок аме­ри­кан­ской авиа­ци­ей Дрез­де­на и Гам­бур­га в конце вто­рой ми­ро­вой войны).

 Ин­тен­сив­ное вы­де­ле­ние теп­ло­вой энер­гии в цен­тре та­ко­го ги­гант­ско­го по­жа­ра под­ни­ма­ет вверх огром­ные массы воз­ду­ха, со­зда­вая в то же время ветры ура­ган­ной силы у по­верх­но­сти земли, ко­то­рые по­да­ют все новые пор­ции кис­ло­ро­да к очагу по­жа­ра. Имен­но в ре­зуль­та­те «ог­нен­но­го смер­ча», дым, пыль и сажа, под­ни­ма­ю­щи­е­ся вверх вплоть до стра­то­сфе­ры, об­ра­зу­ют чер­ную тучу, прак­ти­че­ски пол­но­стью за­кры­ва­ю­щую сол­неч­ный свет, на­сту­па­ет “ядер­ная ночь”.

 Рас­че­ты ко­ли­че­ства аэро­зо­ля, об­ра­зу­ю­ще­го­ся после ядер­ных “по­жа­ров ци­ви­ли­за­ции”, сде­ла­ны ис­хо­дя из сред­ней ве­ли­чи­ны 4 г го­рю­че­го ма­те­ри­а­ла на 1 см по­верх­но­сти, хотя в ряде круп­ных со­вре­мен­ных го­ро­дов, таких, как Нью-​Йорк или Лон­дон, эта ве­ли­чи­на до­сти­га­ет 40 г/см (де­ре­во, пла­сти­ки, ас­фальт, топ­ли­во и т.д.). По самым осто­рож­ным под­сче­там, при ядер­ном кон­флик­те (со­глас­но сред­не­му, так на­зы­ва­е­мо­му ба­зо­во­му сце­на­рию) об­ра­зу­ет­ся около 200 млн. т аэро­зо­ля, 30% ко­то­ро­го со­став­ля­ет силь­но по­гло­ща­ю­щий сол­неч­ный свет эле­мен­тар­ный уг­ле­род . Об­шир­ный район между 30 и 60 с.ш. при по­жа­рах и вы­де­ле­нии аэро­зо­ля в ко­ли­че­ствах, ука­зан­ных выше, будет прак­ти­че­ски пол­но­стью лишен сол­неч­но­го света по мень­шей мере на несколь­ко недель.

 Рас­че­ты по­ка­зы­ва­ют, что время пре­бы­ва­ния аэро­зо­ля в ат­мо­сфе­ре, по срав­не­нию с преды­ду­щи­ми пред­став­ле­ни­я­ми, будет зна­чи­тель­но уве­ли­че­но в силу сле­ду­ю­щих фак­то­ров. Чер­ный слой сажи будет ин­тен­сив­но на­гре­вать­ся сол­неч­ны­ми лу­ча­ми и под­ни­мать­ся вверх вме­сте с на­гре­ты­ми от него мас­са­ми воз­ду­ха. Кон­век­тив­ные про­цес­сы (т. е. режим ис­па­ре­ния влаги и вы­па­де­ния осад­ков) будут су­ще­ствен­но по­дав­ле­ны, осад­ки умень­шат­ся, а с ними и вы­мы­ва­ние аэро­зо­ля. Все это при­ве­дет к зна­чи­тель­но­му удли­не­нию дли­тель­но­сти ядер­ной зимы.

 Аэро­золь, как дым­ная пе­ле­на, за две неде­ли рас­про­стра­нит­ся по Се­вер­но­му по­лу­ша­рию, а за два ме­ся­ца - из Се­вер­но­го по­лу­ша­рия в Южное. В какой бы стране ни взо­рва­лись бомбы - все пе­ре­ме­ша­ет­ся. Лучи Солн­ца не будут до­хо­дить до по­верх­но­сти Земли, и тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха в раз­ных ме­стах упа­дет на 10 - 30 °С. Через год этот аэро­золь дол­жен все-​таки осесть на по­верх­ность. К та­ко­му вы­во­ду при­шли Вла­ди­мир Алек­сан­дров и его кол­ле­ги, ра­бо­тав­шие под ру­ко­вод­ством ака­де­ми­ка Ни­ки­ты Ни­ко­ла­е­ви­ча Мо­и­се­е­ва в Вы­чис­ли­тель­ном цен­тре АН СССР (рис. 1).

Рис. 1 Из­ме­не­ние тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха у под­сти­ла­ю­щей по­верх­но­сти для сце­на­рия ядер­ной войны с сум­мар­ной мощ­но­стью 10000 Мт через 40 суток после на­ча­ла войны [6]

От­ме­тим, что в Южном по­лу­ша­рии будет также зна­чи­тель­ное сни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры ат­мо­сфе­ры. Рас­че­ты по­ка­зы­ва­ют, - что пыль и дым и тем­но­та рас­про­стра­нят­ся на тро­пи­ки и боль­шую часть Юж­но­го по­лу­ша­рия. Таким об­ра­зом, даже нево­ю­ю­щие стра­ны, вклю­чая на­хо­дя­щи­е­ся вда­ле­ке от рай­о­на кон­флик­та, будут ис­пы­ты­вать его гу­би­тель­ное воз­дей­ствие. Такие стра­ны, как Индия, Бра­зи­лия, Ни­ге­рия или Ин­до­не­зия могут быть раз­ру­ше­ны в ре­зуль­та­те ядер­ной войны, несмот­ря на то, что на их тер­ри­то­рии не разо­рвет­ся ни одна бо­е­го­лов­ка. Ядер­ная зима озна­ча­ет су­ще­ствен­ное уси­ле­ние мас­шта­бов стра­да­ний для че­ло­ве­че­ства, вклю­чая нации и ре­ги­о­ны, не во­вле­чен­ные непо­сред­ствен­но в ядер­ную войну.

 Рис. 2. Карта па­де­ния тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха у по­верх­но­сти земли через месяц после ядер­ной войны  мощ­но­стью 10000 Мт (А) и 100 Мт (Б) [4]

Ука­зан­ные рас­че­ты ядер­ной зимы были по­лу­че­ны на ос­но­ве сце­на­рия круп­но­мас­штаб­ной ядер­ной войны. Од­на­ко были про­ве­де­ны и дру­гие рас­че­ты. Они ос­но­ва­ны на сце­на­рии, со­глас­но ко­то­ро­му в войне будет ис­поль­зо­ва­но «всего » 100 Мт ядер­но­го ар­се­на­ла (столь­ко в то время могла нести и быст­ро вы­пу­стить аме­ри­кан­ская под­вод­ная лодка), но при усло­вии, что все за­ря­ды будут на­прав­ле­ны на круп­ные го­ро­да. При этом ока­за­лось, что ядер­ная зима, почти такой же силы также воз­ник­нет (рис. 2). Она про­длит­ся более ко­рот­кое время - около двух-​трех ме­ся­цев  - но этого до­ста­точ­но для уни­что­же­ния зна­чи­тель­но­го про­цен­та жи­во­го на Земле. Вы­яв­лен­ная нечув­стви­тель­ность эф­фек­та ядер­ной зимы от ко­ли­че­ства ис­поль­зо­ван­но­го ядер­но­го ору­жия озна­ча­ет недо­пу­сти­мость не толь­ко круп­но­мас­штаб­ной, но и т.н. огра­ни­чен­ной ядер­ной войны.

 Эко­ло­ги­че­ские по­след­ствия круп­но­мас­штаб­ной ядер­ной войны (ядер­ная зима). Про­гно­зы ги­бе­ли рас­ти­тель­но­сти в ре­зуль­та­те ядер­ной зимы

В СССР оцен­ка эко­ло­ги­че­ских по­след­ствий круп­но­мас­штаб­ной ядер­ной войны была про­ве­де­на на ос­но­ве кли­ма­ти­че­ских рас­че­тов В.В Алек­сан­дро­ва, ее сде­ла­ла груп­па уче­ных из раз­ных ор­га­ни­за­ций под ру­ко­вод­ством Ю.М. Сви­ре­же­ва и А.М. Тарко [2]. Здесь при­во­дят­ся ре­зуль­та­ты воз­дей­ствия фак­то­ров па­де­ния тем­пе­ра­ту­ры и умень­ше­ния осве­щен­но­сти на рас­ти­тель­ный и жи­вот­ный мир [2]. Эти ре­зуль­та­ты были по­лу­че­ны А.М. Тарко сов­мест­но с Н.Ф. Пи­са­рен­ко и А.Д. Ар­ман­дом.

 Эко­ло­ги­че­ское воз­дей­ствие фак­то­ров «ядер­ная зима» и «ядер­ная ночь» на эко­си­сте­мы - наи­бо­лее труд­но под­да­ю­щий­ся оцен­ке фак­тор ядер­ной войны. Если дей­ствие та­ко­го фак­то­ра, как ра­ди­а­ция, можно оце­нить по ре­зуль­та­там уже про­ве­ден­ных ис­пы­та­ний ядер­но­го ору­жия, то ядер­ная зима не встре­ча­лись в ис­то­рии био­сфе­ры. Мы сна­ча­ла рас­смот­рим неко­то­рые общие ас­пек­ты воз­дей­ствия низ­ких тем­пе­ра­тур и низ­кой осве­щен­но­сти на эко­си­сте­мы, а затем для по­лу­че­ния оце­нок ис­поль­зу­ем име­ю­щу­ю­ся ин­фор­ма­цию по дей­ствию фак­то­ров, близ­ких к фак­то­рам ядер­ной зимы.

 Для оцен­ки па­де­ния тем­пе­ра­ту­ры и осве­щен­но­сти при ядер­ной зиме ис­поль­зо­ва­ны ре­зуль­та­ты рас­че­тов по мо­де­ли общей цир­ку­ля­ции ат­мо­сфе­ры и оке­а­на ВЦ АН СССР [6] (рис. 1).

 Почти пол­ное бло­ки­ро­ва­ние сол­неч­но­го из­лу­че­ния ядер­ным аэро­зо­лем при­во­дит к быст­ро­му па­де­нию тем­пе­ра­ту­ры по­верх­но­сти ма­те­ри­ков в Се­вер­ном по­лу­ша­рии. В те­че­ние 15 дней тем­пе­ра­ту­ра ниж­них слоев воз­ду­ха па­да­ет на 10-50° С, а затем на­чи­на­ет мед­лен­но расти. В тро­пи­ках тем­пе­ра­ту­ра через месяц па­да­ет до 0° С. За три ме­ся­ца волна за­гряз­не­ния до­ка­ты­ва­ет­ся до Ан­тарк­ти­ды. Дол­го­вре­мен­ное па­де­ние тем­пе­ра­ту­ры в Южном по­лу­ша­рии в сред­нем со­став­ля­ет 5-8° С. Охла­жде­ние южных оке­а­нов из­ме­ня­ет ди­на­ми­ку ядер­ной зимы и уве­ли­чи­ва­ет про­дол­жи­тель­ность по­хо­ло­да­ния. Через три ме­ся­ца после на­ча­ла ядер­но­го кон­флик­та верх­ние слои воз­ду­ха над Ан­тарк­ти­дой за­му­тят­ся. Вслед за об­ла­ка­ми сажи на ма­те­ри­ки Юж­но­го по­лу­ша­рия рас­про­стра­нит­ся ядер­ная зима. Вплоть до 30° ю.ш. тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха над ма­те­ри­ка­ми упа­дет на 1-4° С. Через год все кли­ма­ти­че­ские фак­то­ры при­бли­зят­ся к норме.

 Есть два фак­то­ра дей­ствия ядер­ной зимы на рас­ти­тель­ность. Пер­вый - это по­хо­ло­да­ние, вто­рой - сни­же­ние осве­щен­но­сти. Рас­смот­рим дей­ствие обоих фак­то­ров на рас­те­ния. Рас­те­ния можно раз­де­лить на чув­стви­тель­ные к хо­ло­ду и чув­стви­тель­ные к мо­ро­зу. Чув­стви­тель­ные к хо­ло­ду рас­те­ния гиб­нут или по­лу­ча­ют по­вре­жде­ния при тем­пе­ра­ту­ре выше 0° С, а чув­стви­тель­ные к мо­ро­зу - ниже 0° С. Пер­во­при­чи­ной ги­бе­ли рас­те­ний, чув­стви­тель­ных к хо­ло­ду яв­ля­ет­ся пе­ре­ход кле­точ­ных мем­бран из пре­иму­ще­ствен­но жид­ко­кри­стал­ли­че­ско­го со­сто­я­ния в со­сто­я­ние геля вслед­ствие за­твер­де­ва­ния ли­пи­дов мем­бран. При­чи­ной ги­бе­ли рас­те­ний, чув­стви­тель­ных к мо­ро­зу, яв­ля­ет­ся об­ра­зо­ва­ние льда внут­ри кле­ток или об­ра­зо­ва­ние льда в меж­кле­точ­ном про­стран­стве.

 Хо­ло­до­стой­кость и мо­ро­зо­стой­кость не яв­ля­ют­ся по­сто­ян­ны­ми свой­ства­ми рас­те­ний, а в со­от­вет­ствии с ге­но­ти­пом фор­ми­ру­ют­ся в про­цес­се он­то­ге­не­за под вли­я­ни­ем усло­вий внеш­ней среды. Мо­ро­зо­стой­кость резко ме­ня­ет­ся в те­че­ние года. Она ми­ни­маль­на летом и мак­си­маль­на зимой.

 Чтобы стать мо­ро­зо­стой­ким, со­глас­но И.И. Ту­ма­но­ву [5], рас­те­ния долж­ны прой­ти по­сле­до­ва­тель­но три этапа под­го­тов­ки: войти в со­сто­я­ние фи­зио­ло­ги­че­ско­го покоя, прой­ти первую, а затем вто­рую фазу за­ка­ли­ва­ния. Вы­со­кая мо­ро­зо­стой­кость у рас­те­ний фор­ми­ру­ет­ся не сразу, она по­вы­ша­ет­ся по­этап­но: сна­ча­ла при вхож­де­нии в пе­ри­од покоя после окон­ча­ния ве­ге­та­ци­он­но­го се­зо­на, затем при за­ка­ли­ва­нии и, на­ко­нец, в ре­зуль­та­те мед­лен­но­го и по­сте­пен­но­го на­рас­та­ния мо­ро­зов во вто­рой фазе за­ка­ли­ва­ния. Мак­си­маль­ная мо­ро­зо­стой­кость до­сти­га­ет­ся в наи­бо­лее су­ро­вое время года.

 Каж­дый из этих эта­пов яв­ля­ет­ся под­го­то­ви­тель­ным для про­хож­де­ния по­сле­ду­ю­ще­го. Если какое-​либо звено в такой дли­тель­ной (несколь­ко ме­ся­цев) под­го­тов­ке рас­те­ний к зиме вы­па­да­ет или прой­дет неудо­вле­тво­ри­тель­но, то рас­те­ние ока­жет­ся не в со­сто­я­нии при­об­ре­сти необ­хо­ди­мую мо­ро­зо­стой­кость. На­при­мер, из-за лет­ней за­су­хи пло­до­вые на­саж­де­ния часто не успе­ва­ют нор­маль­но за­кон­чить ве­ге­та­цию. По­это­му они не успе­ва­ют под­го­то­вить­ся к зиме и по­ги­ба­ют при таких мо­ро­зах, ко­то­рые при бла­го­при­ят­ных лет­них усло­ви­ях вы­дер­жи­ва­ют без труда. Си­бир­ская пихта вы­дер­жи­ва­ет мо­ро­зы до -60° С вбли­зи по­лю­са хо­ло­да в Си­би­ри, об­ра­зуя там об­шир­ные леса, и под­мер­за­ет на бе­ре­гах Рейна в теп­лом кли­ма­те Цен­траль­ной Ев­ро­пы.

 В про­цес­се эво­лю­ции рас­те­ния при­спо­со­би­лись к смене вре­мен года и свя­зан­ным с этим по­ни­же­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха или на­ступ­ле­ни­ем за­суш­ли­во­го се­зо­на. У мно­го­лет­них рас­те­ний при пе­ре­хо­де в со­сто­я­ние покоя почти пре­кра­ща­ет­ся рост и на­чи­на­ет­ся ин­тен­сив­ное на­коп­ле­ние са­ха­ров, а затем пол­но­стью или почти пол­но­стью пре­кра­ща­ет­ся фо­то­син­тез, от­па­да­ют ли­стья у лист­вен­ных рас­те­ний. В про­цес­се за­кал­ки в клет­ках рас­те­ний ак­тив­но на­кап­ли­ва­ют­ся за­щит­ные ве­ще­ства (крио­про­тек­то­ры) в виде са­ха­ров, во­до­рас­тво­ри­мых бел­ков, ор­га­ни­че­ских кис­лот, а также по­вы­ша­ет­ся нена­сы­щен­ность ли­пи­дов [3], про­ис­хо­дят слож­ные кон­фор­ма­ци­он­ные из­ме­не­ния бел­ков. У дре­вес­ных рас­те­ний от­ме­че­но су­ще­ствен­ное (до 40-50%) сни­же­ние со­дер­жа­ния воды в ство­ле. Все эти пе­ре­строй­ки спо­соб­ству­ют пе­ре­не­се­нию рас­те­ни­я­ми низ­ких тем­пе­ра­тур.

 Для пе­ре­хо­да рас­те­ний в со­сто­я­ние покоя необ­хо­дим до­ста­точ­ный уро­вень осве­щен­но­сти на на­чаль­ном этапе этого про­цес­са. Все про­цес­сы, свя­зан­ные с пе­ре­хо­дом в со­сто­я­ние покоя, тре­бу­ют опре­де­лен­ных за­трат энер­гии. Ис­точ­ни­ком этой энер­гии яв­ля­ют­ся ас­си­ми­ля­ты, об­ра­зу­ю­щи­е­ся при фо­то­син­те­зе. Пе­ре­ход в со­сто­я­ние покоя на­чи­на­ет­ся с того, что рост рас­те­ния пре­кра­ща­ет­ся, а ас­си­ми­ля­ты на­чи­на­ют на­кап­ли­вать­ся в виде са­ха­ров - мо­биль­ных ис­точ­ни­ков энер­гии. По­это­му, если осве­щен­ность в на­ча­ле пе­ре­хо­да в со­сто­я­ние покоя будет низ­кой, то рас­те­ния не по­лу­чат до­ста­точ­но­го ко­ли­че­ства энер­гии для необ­хо­ди­мых пе­ре­стро­ек. В обыч­ных усло­ви­ях к концу ве­ге­та­ци­он­но­го пе­ри­о­да осве­щен­ность несколь­ко сни­жа­ет­ся, од­на­ко она до­ста­точ­на для пе­ре­хо­да в со­сто­я­ние покоя.

 При зна­чи­тель­ном сни­же­нии осве­щен­но­сти (в 20-100 раз по срав­не­нию со зна­че­ни­ем осве­щен­но­сти на­сы­ще­ния фо­то­син­те­за) по­ступ­ле­ние энер­гии сни­жа­ет­ся на­столь­ко, что не по­кры­ва­ет за­трат на ды­ха­ние, и чи­стый фо­то­син­тез ста­но­вит­ся рав­ным нулю. Эта так на­зы­ва­е­мая ком­пен­са­ци­он­ная ин­тен­сив­ность осве­щен­но­сти раз­лич­на у раз­ных видов рас­те­ний и тем мень­ше, чем мень­ше тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха. Если осве­щен­ность па­да­ет ниже зна­че­ния , то рас­те­ние может по­гиб­нуть.

 Рас­те­ния од­но­го вида в одном фи­то­це­но­зе по-​разному пе­ре­но­сят дей­ствие низ­ких тем­пе­ра­тур и осве­щен­но­стей. Ослаб­лен­ные де­ре­вья, ста­рые и со­всем мо­ло­дые пе­ре­но­сят дей­ствие этих фак­то­ров хуже, чем осталь­ные. По­это­му если дей­ству­ет низ­кая тем­пе­ра­ту­ра или осве­щен­ность, ко­то­рая не до­сти­га­ет пре­дель­ных зна­че­ний для ги­бе­ли боль­шин­ства рас­те­ний, то неко­то­рая часть рас­те­ний все равно по­гиб­нет. Про­цент ги­бе­ли рас­те­ний будет тем боль­ше, чем ближе к пре­дель­ным зна­че­ни­ям тем­пе­ра­ту­ра или осве­щен­ность.

 Мы рас­смот­рим два край­них слу­чая. Пер­вый - когда ядер­ный кон­фликт про­ис­хо­дит в июле, вто­рой - в ян­ва­ре. Аб­со­лют­ные зна­че­ния тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха у под­сти­ла­ю­щей по­верх­но­сти для раз­ных участ­ков Земли по­лу­че­ны путем вы­чи­та­ния рас­счи­тан­ной ве­ли­чи­ны па­де­ния тем­пе­ра­ту­ры из стан­дарт­ных сред­них лет­них зна­че­ний для слу­чая, если ядер­ная война на­ча­лась летом. Ана­ло­гич­но для слу­чая, если она на­ча­лась зимой.

 Июль - самый теп­лый месяц в Се­вер­ном по­лу­ша­рии. Со­глас­но ис­поль­зу­е­мым нами рас­че­там через 15 суток после рас­про­стра­не­ния за­гряз­не­ния в Се­вер­ном по­лу­ша­рии тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха у по­верх­но­сти суши почти во всем Се­вер­ном по­лу­ша­рии ста­нет ниже нуля. Ну­ле­вая изо­тер­ма прой­дет через эк­ва­тор. На 9-й день после рас­про­стра­не­ния за­гряз­не­ний осве­щен­ность се­вер­нее 18° с.ш. будет мень­ше 3.6·10 Вт/м. Дан­ная осве­щен­ность в (3-80)·10 раз мень­ше ком­пен­са­ци­он­ной осве­щен­но­сти рас­те­ний , из­ме­рен­ной при нор­маль­ной тем­пе­ра­ту­ре. Можно счи­тать, что по­ступ­ле­ние энер­гии в рас­те­ния пре­кра­тит­ся. Успе­ют ли рас­те­ния при­спо­со­бить­ся к низ­ким тем­пе­ра­ту­рам? Можно утвер­ждать, что нет.

 Для рас­те­ний се­вер­ной и сред­ней по­ло­сы в обыч­ных усло­ви­ях окон­ча­ния се­зо­на ве­ге­та­ции время пе­ре­хо­да в со­сто­я­ние покоя боль­ше двух недель. Ос­нов­ным фак­то­ром, вы­зы­ва­ю­щим на­ча­ло пе­ре­хо­да в со­сто­я­ние покоя, яв­ля­ет­ся со­кра­ще­ние длины све­то­во­го дня. В мень­шей сте­пе­ни вли­я­ет умень­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха. От на­ча­ла дей­ствия этого фак­то­ра до на­ча­ла пе­ре­хо­да в режим за­па­са­ния са­ха­ров про­хо­дит ми­ни­мум 3-5 дней. Если за это время в усло­ви­ях на­чи­на­ю­щей­ся ядер­ной зимы за­пуск ме­ха­низ­ма пе­ре­хо­да в со­сто­я­ние покоя про­изой­дет, то в связи с быст­рым и силь­ным умень­ше­ни­ем осве­щен­но­сти рас­те­ния не успе­ют на­ко­пить до­ста­точ­но­го ко­ли­че­ства ас­си­ми­ля­тов (будет на­коп­ле­но не более 10% от необ­хо­ди­мо­го), и пе­ре­хо­да в со­сто­я­ние покоя не про­изой­дет. По­сле­ду­ю­щее дей­ствие от­ри­ца­тель­ных низ­ких тем­пе­ра­тур в те­че­ние более трех ме­ся­цев неиз­беж­но при­ве­дет к ги­бе­ли рас­те­ний.

 Ана­ло­гич­но, не успе­ют пе­рей­ти в со­сто­я­ние покоя и по­гиб­нут в усло­ви­ях низ­ких тем­пе­ра­тур и от­сут­ствия света суб­тро­пи­че­ские рас­те­ния. Вы­мерз­нут рас­те­ния, у ко­то­рых пе­ре­ход в со­сто­я­ние покоя про­ис­хо­дит в связи с на­ступ­ле­ни­ем су­хо­го пе­ри­о­да. В тро­пи­че­ских влаж­ных лесах осве­щен­ность будет выше ком­пен­са­ци­он­ной (70 Вт/м на 40-й день и 50 Вт/м на 99-й день после на­ча­ла ядер­ной войны), но по­сколь­ку рас­те­ния этих лесов не об­ла­да­ют спо­соб­но­стью пе­ре­хо­дить в со­сто­я­ние покоя и за­ка­ли­вать­ся, то они по­гиб­нут от дей­ствия низ­ких тем­пе­ра­тур.

 В Южном по­лу­ша­рии в июле - зима, па­де­ние тем­пе­ра­ту­ры со­ста­вит для ши­рот­ной зоны (0-12)°ю.ш. (1-4)° С, а осве­щен­ность - 30% от ис­ход­ной В таких усло­ви­ях не все рас­те­ния вы­дер­жат дли­тель­ное сни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры, а глав­ное осве­щен­но­сти. В этом слу­чае будет про­яв­лять­ся ука­зан­ный выше эф­фект пре­иму­ще­ствен­но­го по­ра­же­ния ослаб­лен­ных, ста­рых и мо­ло­дых де­ре­вьев. Дан­ную зону в ос­нов­ном за­ни­ма­ют тро­пи­че­ские леса. Около 60% рас­те­ний верх­не­го яруса этих лесов на­хо­дят­ся в кли­макс­ном со­сто­я­нии, у них от­сут­ству­ет при­рост и фо­то­син­тез равен ды­ха­нию. Умень­ше­ние осве­щен­но­сти при­ве­дет к де­фи­ци­ту энер­гии, ко­то­рый дан­ные рас­те­ния будут не в со­сто­я­нии ском­пен­си­ро­вать. По­это­му эти рас­те­ния по­гиб­нут.

 Вме­сто по­гиб­ших рас­те­ний по­лу­чат пре­иму­ще­ство те­не­вы­нос­ли­вые рас­те­ния. Эти рас­те­ния будут пре­пят­ство­вать росту мо­ло­дых све­то­лю­би­вых рас­те­ний, на­хо­дя­щих­ся под их по­ло­гом. Мо­ло­дые све­то­лю­би­вые рас­те­ния по­гиб­нут из-за за­те­не­ния те­не­вы­нос­ли­вы­ми. Учи­ты­вая со­от­но­ше­ние све­то­лю­би­вых и те­не­вы­нос­ли­вых рас­те­ний в тро­пи­че­ских лесах, мы по­лу­чим, что в целом по­гиб­нет около 50% рас­те­ний.

 В ши­рот­ной зоне южнее 12° с.ш. умень­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры не будет пре­вос­хо­дить 3°, а осве­щен­но­сти - 4%. Это не вы­зо­вет зна­чи­мых по­вре­жде­ний рас­те­ний.

 Во всех зонах се­ме­на рас­те­ний со­хра­нят­ся. Про­рас­та­ние упав­ших в землю семян про­ис­хо­дит в те­че­ние несколь­ких лет. По­это­му после окон­ча­ния ядер­ной зимы со­зрев­шие и по­пав­шие в землю до ее на­ступ­ле­ния се­ме­на смо­гут в те­че­ние несколь­ких лет про­рас­ти. Од­на­ко около 15-20% видов рас­те­ний по­гиб­нет без­воз­врат­но (со­глас­но экс­перт­ным оцен­кам био­гео­гра­фов).

 Таким об­ра­зом, если ядер­ная война нач­нет­ся в июле, то вся рас­ти­тель­ность Се­вер­но­го по­лу­ша­рия по­гиб­нет, а в Южном по­гиб­нет ча­стич­но (рис. 3).

Рис. 3. Сте­пень ги­бе­ли рас­те­нии под дей­стви­ем фак­то­ров ядер­ной зимы в слу­чае, если ядер­ный кон­фликт про­ис­хо­дит в июле: 1 - ги­бель 100% рас­те­ний, 2-​гибель 50% рас­те­ний, 2-​гибели рас­те­ний нет

Ги­бель жи­вот­ных в Се­вер­ном по­лу­ша­рии в дан­ных об­сто­я­тель­ствах будет опре­де­лять­ся недо­стат­ком пищи и слож­но­стью ее по­ис­ка в усло­ви­ях ядер­ной ночи. В тро­пи­че­ских и суб­тро­пи­че­ских рай­о­нах важ­ным фак­то­ром будет холод. По­гиб­нут мно­гие виды мле­ко­пи­та­ю­щих, все птицы, реп­ти­лии смо­гут со­хра­нить­ся.

 Ян­варь - самый хо­лод­ный месяц в Се­вер­ном по­лу­ша­рии. Рас­те­ния се­вер­ной и сред­ней по­ло­сы на­хо­дят­ся в это время в со­сто­я­нии покоя. По­это­му пе­ре­но­си­мость ими ядер­ной зимы будет опре­де­лять­ся ве­ли­чи­ной мо­ро­зов.

 Наи­боль­шее па­де­ние тем­пе­ра­ту­ры будет в ши­рот­ной по­ло­се 12-36° с.ш. - до 54° С. Аб­со­лют­ные зна­че­ния тем­пе­ра­ту­ры в этой зоне будут (-6)-(-42)° С. Па­де­ние тем­пе­ра­ту­ры на Край­нем Се­ве­ре в по­ло­се 48-62° с.ш. со­ста­вит 11-38° С. При этом аб­со­лют­ные зна­че­ния тем­пе­ра­ту­ры будут (-15)-(-72)° С.

 Рас­смот­рим дей­ствие ядер­ной зимы в этом слу­чае от­дель­но на раз­ные типы рас­ти­тель­но­сти. Будем при­дер­жи­вать­ся био­гео­гра­фи­че­ско­го прин­ци­па.

Тунд­ра, ле­со­тунд­ра, та­еж­ные леса, ши­ро­ко­лист­вен­ные леса.

Для оцен­ки спо­соб­но­сти дан­ных рас­те­ний пе­ре­но­сить мо­ро­зы были со­по­став­ле­ны рас­пре­де­ле­ния от­дель­ных пород де­ре­вьев и сред­ние аб­со­лют­ные ми­ни­му­мы тем­пе­ра­тур. Ана­лиз этих дан­ных поз­во­лил оце­нить ми­ни­маль­ные тем­пе­ра­ту­ры, ко­то­рые спо­соб­ны пе­ре­но­сить де­ре­вья зимой (табл. 1).

 Таб­ли­ца 1.Мак­си­маль­ная мо­ро­зо­стой­кость де­ре­вьев (время дей­ствия мо­ро­зов 1 месяц)

__________________________________________
Де­ре­вья  -​------------ Мо­ро­зо­стой­кость зимой, ° С      
__________________________________________         
Бук                                          - 25                                              
Дуб                                         - 40                                               
Бе­ре­за                                    - 55       
Ель                                         - 65     
Сосна                                     - 65
Пихта                                     - 65                             
Кедр                                       - 55
Лист­вен­ни­ца                          - 65
_________________________________________

Для каж­до­го участ­ка суши, срав­ни­вая обыч­ные тем­пе­ра­ту­ры зимой, тем­пе­ра­ту­ры во время ядер­ной зимы, со­от­но­ше­ние пород де­ре­вьев и ис­поль­зуя дан­ные на­блю­де­ний ги­бе­ли де­ре­вьев в ано­маль­ные зимы, можно было оце­нить про­цент ги­бе­ли де­ре­вьев. Эта про­це­ду­ра осу­ществ­ля­лась экс­перт­ным ме­то­дом. Были со­по­став­ле­ны про­цент ги­бе­ли рас­те­ний в обыч­ные зимы, со­от­вет­ству­ю­щий сред­ним мно­го­лет­ним усло­ви­ям, и про­цент ги­бе­ли рас­те­ний в ано­маль­ные зимы с дли­тель­ны­ми мо­ро­за­ми. Дан­ные о про­цен­те ги­бе­ли рас­те­ний под дей­стви­ем мо­ро­зов ядер­ной зимы были по­лу­че­ны путем ли­ней­ной экс­тра­по­ля­ции вы­ше­при­ве­ден­ных чисел.

 Ока­за­лось, что в связи с раз­ны­ми зна­че­ни­я­ми тем­пе­ра­тур в обыч­ную зиму и раз­ным па­де­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры при ядер­ной зиме сте­пень ги­бе­ли одних и тех же рас­те­ний в Ев­ро­пе, Си­би­ри и Се­вер­ной Аме­ри­ке будет раз­лич­ной. Дан­ные о ги­бе­ли рас­те­ний трех ре­ги­о­нов пред­став­ле­ны в табл. 2.

 Таб­ли­ца 2.Ги­бель рас­ти­тель­но­сти в неко­то­рых типах рас­ти­тель­ных со­об­ществ (ядер­ная война на­чи­на­ет­ся в ян­ва­ре)

________________________________________________________________
Тип рас­ти­тель­но­сти  -​------------  Ги­бель рас­ти­тель­но­сти (в Ев­ро­пе - Си­би­ри - Се­вер­ной Аме­ри­ке)
________________________________________________________________         
Арк­ти­че­ские пу­сты­ни, тунд­ра  -​-------------------------  25 - 10 - 25                                             
Ле­со­тунд­ра, се­ве­ро­та­еж­ные леса -​---------------------  25 - 10 - 50                                            
Сред­не­та­еж­ные, юж­но­та­еж­ные леса -​----------------  50 - 25 - 75       
Широколиственно-​хвойные,
ши­ро­ко­лист­вен­ные суб­тро­пи­че­ские леса -​---------- 100-100-100
Степи  -​-------------------------------------------------------   90 - 90 - 90
________________________________________________________________

На карте типов рас­ти­тель­ных со­об­ществ (рис. 4) были от­ме­че­ны со­от­вет­ству­ю­щие об­ла­сти, за­ня­тые ука­зан­ны­ми в табл. 2 рас­ти­тель­ны­ми со­об­ще­ства­ми.

Рис. 4. Степень ги­бе­ли рас­те­ний под дей­стви­ем фак­то­ров ядер­ной зимы в слу­чае, если ядер­ный кон­фликт про­ис­хо­дит в ян­ва­ре (обо­зна­че­на доля по­гиб­ших рас­те­ний) 1 - 100% , 2 - 90% , 3 - 75% , 4 - 50%, 5 - 25%, 6 - 10%, 7 - ги­бе­ли рас­те­ний нет

Степи.

Хо­ло­да в зоне сте­пей при­ве­дут к ги­бе­ли над­зем­ной части рас­те­ний и к почти пол­но­му вы­мер­за­нию их кор­не­вой си­сте­мы. Мо­ро­зо­стой­кость над­зем­ной части тра­вя­ни­стых рас­те­ний со­став­ля­ет в зоне сте­пей (-11)-(-20)° С, а тем­пе­ра­ту­ра в ядер­ную зиму здесь будет (-23)-(-30)° С. В те­че­ние несколь­ких ме­ся­цев воз­мож­но вы­жи­ва­ние ряда лу­ко­вич­ных рас­те­ний. По­гиб­нет около 90% рас­те­ний.

 Вы­со­ко­гор­ные пу­сты­ни, аль­пий­ские, суб­аль­пий­ские луга.

Тип гор­ной рас­ти­тель­но­сти при­спо­соб­лен пе­ре­но­сить зна­чи­тель­ные низ­кие тем­пе­ра­ту­ры. По­это­му рас­те­ния ча­стич­но смо­гут вы­дер­жать ядер­ную зиму. По­гиб­нет около 75% рас­те­ний. В аль­пий­ских и суб­аль­пий­ских лугах Ти­бе­та па­де­ние тем­пе­ра­ту­ры со­ста­вит более 50° С, и при силь­ном па­де­нии осве­щен­но­сти их рас­ти­тель­ность по­гиб­нет почти пол­но­стью.

 Тро­пи­че­ские и суб­тро­пи­че­ские леса, са­ван­ны.

Пе­ре­но­си­мость дан­ной рас­ти­тель­но­стью фак­то­ров ядер­ной зимы будет такой же, как и в слу­чае, когда ядер­ный кон­фликт про­изой­дет в июле. По­это­му ги­бель дан­ных видов рас­те­ний также будет пол­ной.

 Рас­ти­тель­ность Юж­но­го по­лу­ша­рия.

В ян­ва­ре в Южном по­лу­ша­рии - лето. Пе­ре­но­си­мость рас­те­ни­я­ми эк­ва­то­ри­аль­ной зоны фак­то­ров ядер­ной зимы будет незна­чи­тель­но от­ли­чать­ся от пе­ре­но­си­мо­сти в слу­чае, если ядер­ная война нач­нет­ся в июле. Это объ­яс­ня­ет­ся тем, что в тро­пи­че­ской зоне раз­ли­чие тем­пе­ра­тур зимы и лета неве­ли­ко.

 В более южной части по­лу­ша­рия из­ме­не­ние тем­пе­ра­ту­ры и осве­щен­но­сти будет сла­бым и вли­я­ние фак­то­ров ядер­ной зимы будет незна­чи­тель­ным.

Ги­бель аг­ро­э­ко­си­стем.

В дан­ной си­ту­а­ции можно го­во­рить о воз­мож­но­сти вы­жи­ва­ния ози­мых куль­тур. Все осталь­ные зи­му­ю­щие аг­ро­це­но­зы (пло­до­вые рас­те­ния и др.), как по­ка­зы­ва­ют ре­зуль­та­ты срав­не­ния мо­ро­зо­стой­ко­сти и аб­со­лют­ных зна­че­ний тем­пе­ра­тур в ядер­ную зиму, по­гиб­нут. Мо­ро­зо­стой­кость ози­мой ржи со­став­ля­ет (-30)° С, а пше­ни­цы в за­ви­си­мо­сти от сорта  (-16)-(-26)° С. В ядер­ную зиму тем­пе­ра­ту­ры в зоне ози­мых куль­тур будут (-22)-(-40)° С. Сле­до­ва­тель­но, неболь­шая часть (около 10%) ози­мых может вы­дер­жать мо­ро­зы. Од­на­ко ве­ро­ят­ность их вы­жи­ва­ния после пре­кра­ще­ния ядер­ной зимы (за счет дей­ствия дру­гих фак­то­ров ядер­ной войны) прак­ти­че­ски равна нулю.

Если ядер­ная война нач­нет­ся в ян­ва­ре, то ги­бель жи­вот­ных в уме­рен­ных и вы­со­ких ши­ро­тах Се­вер­но­го по­лу­ша­рия будет опре­де­лять­ся силь­ны­ми хо­ло­да­ми и слож­но­стью при низ­кой осве­щен­но­сти найти до­ста­точ­но пищи для под­дер­жа­ния воз­рос­ших в этих усло­ви­ях энер­ге­ти­че­ских по­треб­но­стей. Ги­бель мле­ко­пи­та­ю­щих и птиц в этих усло­ви­ях будет пол­ной. Ги­бель жи­вот­ных в тро­пи­че­ской зоне будет при­бли­зи­тель­но такой же, как и в слу­чае ядер­ной войны, на­чав­шей­ся в июле.

 Океан.

Океан яв­ля­ет­ся наи­бо­лее кон­сер­ва­тив­ным бло­ком био­сфе­ры. За счет своих раз­ме­ров он демп­фи­ру­ет мно­гие ло­каль­ные ко­ле­ба­ния кли­ма­ти­че­ских и био­гео­хи­ми­че­ских фак­то­ров. Наи­боль­шее вли­я­ние на его эко­си­сте­мы ока­жет, по-​видимому, ядер­ная зима. Од­на­ко в те­че­ние ядер­ной зимы по­верх­ност­ный слой оке­а­на охла­дить­ся на 1.2° рас­че­там [4]. По­это­му ос­нов­ным фак­то­ром, вли­я­ю­щим на биоту оке­а­на, будет па­де­ние осве­щен­но­сти и пол­ное пре­кра­ще­ние фо­то­син­те­за. Про­изой­дет зна­чи­тель­ное умень­ше­ние ко­ли­че­ства фи­то­планк­то­на, но пол­ной ги­бе­ли его не будет, так как мно­гие виды пе­рей­дут в со­сто­я­ние покоя и пе­ре­жи­вут ядер­ную зиму. По ее окон­ча­нии ко­ли­че­ство фи­то­планк­то­на вос­ста­но­вит­ся в те­че­ние несколь­ких лет. Воз­мож­на ги­бель мно­гих видов рыб, глав­ным об­ра­зом из-за от­сут­ствия до­ста­точ­но­го ко­ли­че­ства пищи и невоз­мож­но­сти ее найти из-за низ­кой осве­щен­но­сти. Од­на­ко пол­но­го рас­па­да тро­фи­че­ской пи­ра­ми­ды не про­изой­дет, по­сколь­ку в пи­ще­вых цепях оста­нут­ся нетро­ну­ты­ми бак­те­рио­планк­тон и рас­тво­рен­ное ор­га­ни­че­ское ве­ще­ство.

 Таким об­ра­зом, ядер­ная зима ока­жет самое силь­ное воз­дей­ствие на эко­си­сте­мы суши. Если война нач­нет­ся летом, то вы­мерз­нет боль­шая часть рас­ти­тель­но­сти Се­вер­но­го по­лу­ша­рия. Тро­пи­че­ская рас­ти­тель­ность будет уни­что­же­на в любом слу­чае.

 Об­ра­зо­вав­ши­е­ся огром­ные пло­ща­ди мерт­вых лесов будут слу­жить ма­те­ри­а­лом для вто­рич­ных лес­ных по­жа­ров. Раз­ло­же­ние этой мерт­вой ор­га­ни­ки при­ве­дет к вы­бро­су в ат­мо­сфе­ру боль­шо­го ко­ли­че­ства уг­ле­кис­ло­го газа, се­рьез­но на­ру­шит­ся гло­баль­ный цикл уг­ле­ро­да Уни­что­же­ние рас­ти­тель­но­сти (осо­бен­но в тро­пи­ках) вы­зо­вет ак­тив­ные про­цес­сы эро­зии почвы. По­гиб­нут прак­ти­че­ски все виды мле­ко­пи­та­ю­щих и птиц.

 Ядер­ная зима на­не­сет се­рьез­ный ущерб аг­ро­э­ко­си­сте­мам. Вы­мерз­нут все пло­до­вые де­ре­вья, ви­но­град­ни­ки и т. п. По­гиб­нут прак­ти­че­ски все по­пу­ля­ции сель­ско­хо­зяй­ствен­ных жи­вот­ных, по­сколь­ку ин­фра­струк­ту­ра жи­вот­но­вод­ства будет раз­ру­ше­на.

 Вос­ста­нов­ле­ние части рас­ти­тель­но­сти воз­мож­но (со­хра­нят­ся се­ме­на), но этот про­цесс будет за­мед­лен воз­дей­стви­ем дру­гих фак­то­ров ядер­ной войны.

Дол­го­вре­мен­ные кли­ма­ти­че­ские по­след­ствия ядер­ной зимы

 После окон­ча­ния ядер­ной зимы для боль­шин­ства эко­си­стем ин­тен­сив­ность кру­го­во­ро­та хи­ми­че­ских эле­мен­тов (уг­ле­род, азот и др.), а также общее ко­ли­че­ство ве­ще­ства, участ­ву­ю­ще­го в кру­го­во­ро­те, умень­шит­ся. В ре­зуль­та­те уве­ли­чит­ся ко­ли­че­ство СО2 в ат­мо­сфе­ре, уве­ли­чит­ся на­коп­ле­ние био­ген­ных эле­мен­тов в во­до­е­мах.

Из-за по­жа­ров в ат­мо­сфе­ру по­сту­пит зна­чи­тель­ное ко­ли­че­ство СО2.  Ги­бель де­ре­вьев в ре­зуль­та­те кли­ма­ти­че­ско­го и ра­ди­а­ци­он­но­го стрес­сов при­ве­дет (за счет раз­ло­же­ния ор­га­ни­че­ско­го ве­ще­ства дре­ве­си­ны) к до­пол­ни­тель­но­му по­то­ку СО2 в ат­мо­сфе­ру. В ре­зуль­та­те умень­ше­ния про­дук­тив­но­сти рас­те­ний суши ко­ли­че­ство гу­му­са также ста­нет умень­шать­ся. Сле­до­ва­тель­но, суша ста­нет ис­точ­ни­ком ат­мо­сфер­но­го СО2. По­гло­ще­ние из­быт­ков ат­мо­сфер­но­го СО­дол­гое время будет опре­де­лять­ся оке­а­ном.

Сде­ла­ем оцен­ку из­ме­не­ния СО2 в ат­мо­сфе­ре и сред­ней гло­баль­ной тем­пе­ра­ту­ры, ис­хо­дя из сле­ду­ю­ще­го сце­на­рия. Счи­тая, что 20% лесов Се­вер­но­го по­лу­ша­рия сго­рит во время по­жа­ров, по­лу­чим, что ко­ли­че­ство СО2 в ат­мо­сфе­ре прак­ти­че­ски мгно­вен­но по­вы­сит­ся на 15%. Затем во время ядер­ной зимы по­гиб­нут все леса Се­вер­но­го по­лу­ша­рия и тро­пи­ков. Со­от­вет­ству­ю­щие пло­ща­ди в те­че­ние пяти лет за­рас­тут тра­вя­ной и ку­стар­нич­ко­вой рас­ти­тель­но­стью. Про­цес­сы раз­ло­же­ния мерт­вой ор­га­ни­ки, под­стил­ки и гу­му­са после ядер­ной зимы через три года вос­ста­но­вят­ся пол­но­стью. Про­зрач­ность ат­мо­сфе­ры вос­ста­но­вит­ся сразу после окон­ча­ния ядер­ной зимы.

По этому сце­на­рию с по­мо­щью мо­де­ли [10] были рас­счи­та­ны ди­на­ми­ка из­ме­не­ния ат­мо­сфер­но­го СОи сред­ней гло­баль­ной тем­пе­ра­ту­ры (рис. 5).

Рис. 5. Из­ме­не­ние кон­цен­тра­ции СО в ат­мо­сфе­ре (в от­но­си­тель­ных еди­ни­цах по от­но­ше­нию к со­вре­мен­ной кон­цен­тра­ции) и тем­пе­ра­ту­ры после круп­но­мас­штаб­ной ядер­ной войны. За ну­ле­вой при­нят год от окон­ча­ния ядер­ной войны

Ос­нов­ной поток уг­ле­ро­да в ат­мо­сфе­ру через три года после войны будет опре­де­лять­ся раз­ло­же­ни­ем мерт­вой ор­га­ни­ки, по­гиб­шей во время ядер­ной зимы.

 Через 30 лет ко­ли­че­ство СОв ат­мо­сфе­ре уве­ли­чит­ся в 1.6 раза, а тем­пе­ра­ту­ра (за счет пар­ни­ко­во­го эф­фек­та) под­ни­мет­ся на 1.3° С. затем нач­нет­ся мед­лен­ный спад, ко­то­рый будет про­дол­жать­ся до 100-150 лет.

 Общий вывод, ка­са­ю­щий­ся био­гео­хи­ми­че­ских цик­лов, со­сто­ит в том, что уни­что­же­ние лесов и за­ме­на лес­ных эко­си­стем тра­вя­ны­ми и бо­лот­ны­ми резко умень­ша­ют устой­чи­вость био­сфе­ры в целом и ее спо­соб­ность к демп­фи­ро­ва­нию кли­ма­ти­че­ских ва­ри­а­ций. Это объ­яс­ня­ет­ся тем, что лес­ные эко­си­сте­мы наи­бо­лее эф­фек­тив­но ре­гу­ли­ру­ют гло­баль­ный уг­ле­род­ный цикл и тесно свя­зан­ную с ним гло­баль­ную тем­пе­ра­ту­ру ат­мо­сфе­ры. По­это­му кли­мат ста­нет менее устой­чи­вым.

_________________________________________________________________________

1. Алек­сан­дров В.В., Ар­хи­пов П.Л., Пар­хо­мен­ко В.П., Стен­чи­ков Г.Л.Гло­баль­ная мо­дель си­сте­мы океан - ат­мо­сфе­ра и ис­сле­до­ва­ние ее чув­стви­тель­но­сти к из­ме­не­нию кон­цен­тра­ции СО2. // Изв. АН СССР, сер. Фи­зи­ка ат­мо­сфе­ры и оке­а­на. - 1983. - Т. 19. - № 5. - с. 451-458.
2. Алек­сан­дров Г.А., Ар­манд А.Д., Сви­ре­жев Ю.М., Тарко А.М. и др.Ма­те­ма­ти­че­ские мо­де­ли эко­си­стем. Эко­ло­ги­че­ские и де­мо­гра­фи­че­ские по­след­ствия ядер­ной войны. // Под ред. А.А. До­род­ни­цы­на. М.: Наука, 1986. - 176 С.
3. Касперска-​Палач А.Ме­ха­низм за­ка­ли­ва­ния тра­вя­ни­стых рас­те­ний. // Хо­лод­но­стой­кость рас­те­ний, Под ред. Г.А.Са­мы­ги­на. М.: Колос. - 1983. - с. 112.
4. Мо­и­се­ев Н.Н., Алек­сан­дров В.В., Тарко А.М.Че­ло­век и био­сфе­ра. Опыт си­стем­но­го ана­ли­за и экс­пе­ри­мен­ты с мо­де­ля­ми. М.: Наука. - 1985. - 272 с.
5. Ту­ма­нов Н.И.Фи­зио­ло­гия за­ка­ли­ва­ния и мо­ро­зо­стой­ко­сти рас­те­ний. М: Наука-​ 1979.
6. Aleksandrov V.V., Stenchikov G.L.On the modelling of the climatic consequences of the nuclear war. Moscow: Computer Center, USSR Acad. Sci. - 1983.
7. Ambio. 1982,  V. 11,  N 2-3.
8. Environmental Consequences of Nuclear War. Physical and Atmospheric Effects. SCOPE 28. - Eds.: Pittock A.B., Ackerman T.P., Crutzen P.J., MacCracken M.C., Shapiro C.S., Turco R.P. - Wiley, U.K. , 1985. - V. 1, 359 pp.
E9. nvironmental Consequences of Nuclear War. Ecological and Agricultural Effects. SCOPE 28. - Eds.: Harwell M.A., Hutchinson T.C. - Wiley, U.K., 1985. - V. 2. - 523 pp.
10. Тарко А.М.Мо­де­ли­ро­ва­ние гло­баль­ных био­сфер­ных про­цес­сов в си­сте­ме ат­мо­сфе­ра - рас­те­ния - почва. // Ди­на­ми­че­ское мо­де­ли­ро­ва­ние в аг­ро­ме­тео­ро­ло­гии, Ред. Ю.А. Хва­лен­ский, Л., Гид­ро­ме­тео­из­дат, 1982, с. 8-16.