زمستان هستهای به روایت محاسبات جوی - 1

آیا ممکن است انفجارهای هولناک یا جنگ سنگین هسته‌ای بر نواحی پهناوری از زمین سایه سرد و تاریکی بگسترد؟ این امکان اندوه‌بار، پیشگویی شیمی‌دان‌ها و فیزیک‌دان‌های دست‌اندرکار علوم جوی است، که اخیراً به بررسی اثرهای زیست‌محیطی دوده و غبار و دیگر گسیلش‌های یا تبادل هسته‌ای فرضی پرداخته‌اند. تصور اثرهای عمده و شناختهٔ سلاح‌های هسته‌ای ـ انفجار، آتش‌سوزی، ریزش پرتوزا و احتمالاً کاستی اوزون استراتسفری ـ خود همواره به اندازهٔ کافی هراس‌انگیز بوده است. سال گذشته، کراتزن (از مؤسسه شیمی ماکس پلانک) و بیرکس (از دانشگاه کلرادو) اثر دیگری را مطرح کردند که احتمالاً آن قدر شدید هست که در این فهرست بگنجد: پرده سیاه دود برخاسته از آتش‌سوزی‌های یک حمله هسته‌ای بزرگ مقیاس . اکنون این بررسی حکایت از آن دارد که این پدیده ممکن است چنان شدید باشد که دما را در منطقه‌های بزرگی از زمین، حتی در تابستان و شاید برای ماه‌ها پس از یا تبادل هسته‌ای سنگین، به زیر نقطه انجماد پایین ببرد. ریچارد تورکو (از مؤسسه R&D) ) که در این مطالعه شرکت داشته، اصطلاح «زمستان هسته‌ای» را برای توصیف این پدیده عنوان کرده است. از وقتی گزارش این محاسبه‌ها (تورکو، و دیگران) برای نخستین بار در گردهمایی جهانی «پیامدهای زیست‌شناختی جنگ هسته‌ای» که در ۳۱ اکتبر و ۱ نوامبر 1984 در واشنگتن دی. سی. منتشر شده، توجه همگان و نظر تیزبین دانشمندان دست‌اندرکار را به سوی خود کشانده است. (حتی اوت گذشته، در «سومین گردهمایی جهانی درباره جنگ هسته‌ای» که در اریس، سیسیل، برگزار شد، مقالات راجع به این موضوع سروصدای زیادی به پا کرد.) کارل سگن (از دانشگاه کرنل) دربارهٔ پیامدهای احتمالی این امر از دیدگاه سیاسی و نظامی، در مورد جنگ‌افزارهای هسته‌ای، بحث کرده است (سگن) زیست‌شناسان هم به رهبری پل ارلیخ (از دانشگاه استانفورد) مطالعه‌ای انجام داده‌اند (ارلیخ و دیگران) که پیامدهای ناگواری را بر می‌شمارد که در صورت وقوع، شدیدترین تغییرات اقلیمی را در زندگی گیاهی و جانوری به وجود خواهد آورد. در عین حال، دانشمندان دیگری نیز فرض‌های بسیاری را که ناگزیر در چنین محاسبهٔ پیچیده‌ای وارد می‌شوند محتاطانه بررسی می‌کنند. مدل‌هایی که تاکنون به کار رفته چنان ناپخته است و داده‌ها چنان پراکنده، که تا حصول توافق هنوز راه بسیاری در پیش است. آنچه سؤال‌برانگیز است، نفس وقوع چنین تغییراتی نیست، بلکه بزرگی آن در مقیاس زمان و مکان و دماست. آکادمی ملی علوم امریکا نیز به بررسی این موضوع پرداخته است. در سال ۱۳۵۳/1975، این آکادمی مطالعه‌ای را درباره پیامدهای جوی جنگ هسته‌ای رهبری کرد. لیکن در آن هنگام این مطالعه بر روی امکان کاستی اوزون بر اثر اکسیدهای ازت، که با جنگ‌افزارهای پرتوان به استراتسفر تزریق می‌شود، متمرکز شده بود. بهار سال ۱۹۸۳، آکادمی ملی علوم کمیته‌ای برای مطالعهٔدقیق اثرهای جوی تزریق‌های سنگین دود و غبار زاییده از جنگ هسته‌ای تشکیل داد.
پیش‌بینی دماهای زیر صفر نتیجه ای است از مطالعات تورکو، برین تون، توماس آکرمن و جیم پُلک (از مرکز پژوهش ایمز ناسا) و سگن (این تیم از آن پس TTAPS لقب گرفته است). در محاسبهٔ این گروه، ناگزیر فرض‌هایی در مورد بسیاری عوامل مختلف به میان آمده است. گروه TTAPS ضمن مطالعهٔ با بیش از ۴۰ طرح، پارامترهای درون‌داد آن‌ها را در گستره ای از مقدارهای ممکن تغییر داده و در هر مورد به بررسی شمار جنگ‌افزارها، آمیختگی قدرت‌ها، انواع هدف‌ها و استراتژیِ زدن هر یک از آن‌ها پرداخته است. خط پایه در این برآورد تبادل هسته‌ای فرضی بزرگی است، با به کارگیری MT۵۰۰۰، یعنی حدود نیمی از ظرفیت موجود زرادخانههای دو ابرقدرت. فرض میشود یک پنجم این مقدار در هدف‌گیری شهرها به کار برود. تأسیسات نظامی، مانند انبارهای موشک، با انفجارهای سطحی هدف گرفته می‌شود و منطقه‌های شهری با انفجارهای هوایی (در انفجارهای هوایی، منطقهٔ عمل بیشینه می‌شود، ولی ریزش پرتوزا به حداقل می‌رسد.) غبار ناشی از هر انفجار سطحی، در جو باید تا همان ارتفاع ابر هسته‌ای صعود کند ـ تقریبا متناسب با بخشی از قدرت جنگ‌افزار. مقدار دقیق غبار حاصل به ازای هر مگاتن قدرت به درستی معلوم نیست، زیرا داده‌های «غیرمحرمانه»ای که از آزمایش‌های هسته‌ای بالای سطح زمین در دست داریم پراکنده است. تورکو و همکارانش مقداری به کار برده‌اند برابر با 105 × 6-1 تن غبار به ازای هر مگاتن، که در حدود ۸٪ آن در گسترهٔ زیر میکرون است.
درطرح TTAPS، آتش‌سوزی در پاره‌ای از منطقه‌های شهری و جنگلی روی می‌دهد. تورکو و همکارانش فرض کرده‌اند که آتش‌سوزی از منطقه‌ای که در معرض شار هم‌ارز 20cacm-2 یا بیشتر است فراتر نمیرود. وسعت این منطقه به 240000km2 (یک ششم منطقه‌های شهری جهان) می‌رسد. به‌علاوه، بر پایهٔ تجربهٔ جنگ جهانی دوم در آلمان و در ژاپن، در طرح اصلی فرض بر آن است که در حدود ۵٪ آتش سوزی‌های شهری احتمالاً از نوع طوفان‌های آذری خواهد بود. در مدل این گروه، «قارچ»هایی که از این طوفان‌های آذری برمی‌خیزد در جو تا ارتفاع 19km، یعنی درست تا درون استراتسفر، بالا می‌رود. کلاهک‌های هسته‌ای که هدف‌های دیگری را می‌زند امکان دارد حریقی در جنگل‌ها راه بیاندازد که حدود 105km2×5 را به آتش بکشد (۱۰ برابر مساحتی که هم‌اکنون از جنگل‌های منطقه‌های معتدل و شمالی هر ساله به سرعت از میان می‌رود.) برای انواع گوناگون آتش‌سوزی، گروه TTAPS اندازه و توزیع قائم ذرات حاصل از دود، و خاصیت‌های پراکندگی و جذب این ذرات را برآورد کرده است. ذرات زغال گرافیت که احتمالاً در نسبت‌های زیاد از آتش‌سوزی‌های شهری حاصل می‌شود، بر اثرهای اقلیمی غالب است: این ذرات تابش خورشیدی را به شدت جذب می‌کند، ولی آن را در فروسرخ گسیل می‌کند؛ ازاین‌رو، اگر این ذرات تا ارتفاع کافی وارد جو شوند، ممکن است عکس اثر گل‌خانه‌ای را ایجاد کنند، یعنی سطح زمین را سرد، ولی جو بالا را گرم کنند. توزیع قائم همه ذرات نه تنها تأثیر آن‌ها را در تضعیف تابش خورشیدی، که دیرپایی آن‌ها در جو را نیز تعیین می‌کند.