El invierno nuclear es un efecto de enfriamiento climático global severo y prolongado que se plantea [1] [2] como una hipótesis que ocurre después de tormentas de fuego generalizadas posteriores a una guerra nuclear a gran escala . [3] La hipótesis se basa en el hecho de que tales incendios pueden inyectar hollín en la estratosfera , donde puede bloquear parte de la luz solar directa que llega a la superficie de la Tierra. Se especula que el enfriamiento resultante conduciría a una pérdida generalizada de cosechas y hambruna . [4] [5] Al desarrollar modelos informáticos de escenarios de invierno nuclear, los investigadores utilizan el bombardeo convencional de Hamburgo y la tormenta de fuego de Hiroshima en la Segunda Guerra Mundial como casos de ejemplo en los que el hollín podría haber sido inyectado en la estratosfera, [6] junto con observaciones modernas de tormentas de fuego naturales de gran superficie . [3] [7] [8]
El "invierno nuclear", o como se lo denominó inicialmente, "crepúsculo nuclear", comenzó a considerarse como un concepto científico en la década de 1980 después de que quedó claro que una hipótesis anterior que predecía que las emisiones de NOx generadas por bolas de fuego devastarían la capa de ozono estaba perdiendo credibilidad. [9] Fue en este contexto que los efectos climáticos del hollín de los incendios se convirtieron en el nuevo foco de los efectos climáticos de la guerra nuclear. [10] [11] En estos escenarios modelo, se supuso que se formarían varias nubes de hollín que contenían cantidades inciertas de hollín sobre ciudades, refinerías de petróleo y silos de misiles más rurales . Una vez que los investigadores deciden la cantidad de hollín, se modelan los efectos climáticos de estas nubes de hollín. [12] El término "invierno nuclear" fue un neologismo acuñado en 1983 por Richard P. Turco en referencia a un modelo informático unidimensional creado para examinar la idea del "crepúsculo nuclear". Este modelo proyectó que cantidades masivas de hollín y humo permanecerían en el aire durante varios años, causando una severa caída de la temperatura a nivel planetario.
Tras el fracaso de las predicciones sobre los efectos de los incendios de petróleo de Kuwait de 1991 realizadas por el equipo principal de climatólogos que defendían la hipótesis, transcurrió más de una década sin que se publicaran nuevos artículos sobre el tema. Más recientemente, el mismo equipo de destacados modeladores de la década de 1980 ha comenzado de nuevo a publicar los resultados de los modelos informáticos. Estos modelos más nuevos producen los mismos hallazgos generales que los antiguos, a saber, que la ignición de 100 tormentas de fuego, cada una comparable en intensidad a la observada en Hiroshima en 1945, podría producir un "pequeño" invierno nuclear. [6] [13] Estas tormentas de fuego darían lugar a la inyección de hollín (en concreto, carbono negro ) en la estratosfera de la Tierra, lo que produciría un efecto antiinvernadero que reduciría la temperatura de la superficie de la Tierra . La gravedad de este enfriamiento en el modelo de Alan Robock sugiere que los productos acumulados de 100 de estas tormentas de fuego podrían enfriar el clima global en aproximadamente 1 °C (1,8 °F), eliminando en gran medida la magnitud del calentamiento global antropogénico durante los próximos dos o tres años aproximadamente. [14] Robock y sus colaboradores han modelado el efecto sobre la producción mundial de alimentos y proyectan que la inyección de más de 5 Tg de hollín en la estratosfera conduciría a una escasez masiva de alimentos que persistiría durante varios años. Según su modelo, la producción de ganado y alimentos acuáticos no podría compensar la reducción de la producción agrícola en casi todos los países, y las medidas de adaptación, como la reducción del desperdicio de alimentos, tendrían un impacto limitado en el aumento de las calorías disponibles. [15] [16]
Como no es necesario detonar dispositivos nucleares para iniciar una tormenta de fuego, el término "invierno nuclear" es un nombre poco apropiado. [17] La mayoría de los artículos publicados sobre el tema afirman que, sin justificación cualitativa, las explosiones nucleares son la causa de los efectos de tormenta de fuego modelados. El único fenómeno que se modela por computadora en los artículos sobre el invierno nuclear es el agente de forzamiento climático de la tormenta de fuego: el hollín, un producto que puede encenderse y formarse por una miríada de medios. [17] Aunque rara vez se discute, los defensores de la hipótesis afirman que el mismo efecto de "invierno nuclear" ocurriría si se iniciaran 100 tormentas de fuego convencionales a gran escala. [18]
Un número mucho mayor de tormentas de fuego, de miles, [ verificación fallida ] fue la suposición inicial de los modeladores informáticos que acuñaron el término en la década de 1980. Se especuló que estas serían un posible resultado de cualquier empleo a gran escala del uso de armas nucleares de explosión aérea de contravalor durante una guerra total estadounidense-soviética . Este mayor número de tormentas de fuego, que en sí mismas no están modeladas, [12] se presentan como causantes de condiciones de invierno nuclear como resultado del humo introducido en varios modelos climáticos, con profundidades de enfriamiento severo que duran hasta una década. Durante este período, las caídas de verano en la temperatura promedio podrían ser de hasta 20 °C (36 °F) en las principales regiones agrícolas de los EE. UU., Europa y China, y hasta 35 °C (63 °F) en Rusia. [19] Este enfriamiento se produciría debido a una reducción del 99% en la radiación solar natural que llega a la superficie del planeta en los primeros años, despejándose gradualmente en el transcurso de varias décadas. [20]
En el nivel fundamental, desde que se obtuvieron evidencias fotográficas de nubes altas, [21] se sabía que las tormentas de fuego podían inyectar humo de hollín/ aerosoles en la estratosfera, pero la longevidad de esta gran cantidad de aerosoles era una gran incógnita. Independientemente del equipo que sigue publicando modelos teóricos sobre el invierno nuclear, en 2006, Mike Fromm, del Laboratorio de Investigación Naval , descubrió experimentalmente que cada ocurrencia natural de una tormenta de fuego masiva, mucho más grande que la observada en Hiroshima, puede producir efectos menores de "invierno nuclear", con una breve duración, aproximadamente un mes, de una caída casi inconmensurable en las temperaturas de la superficie, confinada al hemisferio en el que ardieron. [22] [23] [24] Esto es algo análogo a las frecuentes erupciones volcánicas que inyectan sulfatos en la estratosfera y, por lo tanto, producen efectos volcánicos invernales menores, incluso insignificantes .
Un conjunto de instrumentos de monitoreo de hollín de tormentas de fuego basados en satélites y aeronaves están a la vanguardia de los intentos de determinar con precisión la vida útil, la cantidad, la altura de inyección y las propiedades ópticas de este humo. [25] [26] [27] [28] [29] La información sobre todas estas propiedades es necesaria para determinar verdaderamente la duración y la gravedad del efecto de enfriamiento de las tormentas de fuego, independientemente de las proyecciones del modelo de computadora del invierno nuclear. [ cita requerida ]
Actualmente, a partir de los datos de seguimiento por satélite, parece que los aerosoles de humo estratosférico se disipan en un lapso de tiempo inferior a aproximadamente dos meses. [27] Queda por determinar la existencia de un punto de inflexión hacia una nueva condición estratosférica en la que los aerosoles no se eliminarían en este lapso de tiempo. [27]
El escenario del invierno nuclear supone que 100 o más tormentas de fuego en ciudades [30] [31] son encendidas por explosiones nucleares [ 32] y que las tormentas de fuego levantan grandes cantidades de humo de hollín hacia la troposfera superior y la estratosfera inferior por el movimiento ofrecido por las nubes pirocumulonimbus que se forman durante una tormenta de fuego. A 10-15 kilómetros (6-9 millas) sobre la superficie de la Tierra, la absorción de la luz solar podría calentar aún más el hollín en el humo, levantando parte o todo a la estratosfera , donde el humo podría persistir durante años si no hay lluvia para lavarlo. Este aerosol de partículas podría calentar la estratosfera e impedir que una parte de la luz del sol llegue a la superficie, causando que las temperaturas de la superficie caigan drásticamente. En este escenario se predice [¿ por quién? ] que las temperaturas del aire de la superficie serían las mismas que, o más frías que, el invierno de una región determinada durante meses o años.
La capa de inversión estable modelada de hollín caliente entre la troposfera y la alta estratosfera que produce el efecto antiinvernadero fue denominada "Smokeosphere" por Stephen Schneider et al. en su artículo de 1988. [2] [33] [34]
Aunque es común en los modelos climáticos considerar tormentas de fuego en las ciudades, no es necesario que estas sean provocadas por dispositivos nucleares; [17] en cambio, las fuentes de ignición más convencionales pueden ser la chispa de las tormentas de fuego. Antes del efecto de calentamiento solar mencionado anteriormente, la altura de inyección del hollín está controlada por la tasa de liberación de energía del combustible de la tormenta de fuego, no por el tamaño de una explosión nuclear inicial. [31] Por ejemplo, la nube en forma de hongo de la bomba lanzada sobre Hiroshima alcanzó una altura de seis kilómetros (troposfera media) en unos pocos minutos y luego se disipó debido a los vientos, mientras que los incendios individuales dentro de la ciudad tardaron casi tres horas en formarse en una tormenta de fuego y producir una nube de pirocúmulos , una nube que se supone que alcanzó alturas troposféricas superiores, ya que durante sus múltiples horas de combustión, la tormenta de fuego liberó aproximadamente 1000 veces la energía de la bomba. [35]
Como los efectos incendiarios de una explosión nuclear no presentan características especialmente características, [36] quienes tienen experiencia en bombardeos estratégicos estiman que, como la ciudad era un peligro de tormenta de fuego, la misma ferocidad del fuego y el daño a los edificios producidos en Hiroshima por una bomba nuclear de 16 kilotones de un solo bombardero B-29 podrían haber sido producidos por el uso convencional de alrededor de 1,2 kilotones de bombas incendiarias de 220 B-29 distribuidos sobre la ciudad. [36] [37] [38]
Mientras que las tormentas de fuego de Dresde e Hiroshima y los incendios masivos de Tokio y Nagasaki ocurrieron en apenas unos meses en 1945, la tormenta de fuego de Hamburgo, más intensa y con iluminación convencional, ocurrió en 1943. A pesar de la separación en el tiempo, la ferocidad y el área quemada, los principales modeladores de la hipótesis afirman que estos cinco incendios potencialmente colocaron cinco por ciento de humo en la estratosfera que los 100 incendios hipotéticos de encendido nuclear discutidos en los modelos modernos. [18] Si bien se cree que los efectos de enfriamiento climático modelados de la masa de hollín inyectada en la estratosfera por 100 tormentas de fuego (de uno a cinco millones de toneladas métricas ) habrían sido detectables con instrumentos técnicos en la Segunda Guerra Mundial, el cinco por ciento de eso no habría sido posible observar en ese momento. [18]
El tiempo exacto durante el cual permanece este humo y, por lo tanto, la gravedad con la que afecta al clima una vez que llega a la estratosfera, depende de procesos de eliminación tanto químicos como físicos. [12]
El mecanismo de eliminación física más importante es la " lluvia ", tanto durante la fase de "columna convectiva impulsada por el fuego ", que produce " lluvia negra " cerca del lugar del incendio, como la lluvia después de la dispersión de la columna convectiva , donde el humo ya no está concentrado y, por lo tanto, se cree que la "eliminación húmeda" es muy eficiente. [39] Sin embargo, estos mecanismos de eliminación eficientes en la troposfera se evitan en el estudio Robock 2007, donde se modela el calentamiento solar para elevar rápidamente el hollín a la estratosfera, "desentrenando" o separando las partículas de hollín más oscuras de la condensación de agua más blanca de las nubes de fuego . [40]
Una vez en la estratosfera, los mecanismos de eliminación física que afectan la escala de tiempo de residencia de las partículas de hollín son la rapidez con la que el aerosol de hollín choca y se coagula con otras partículas a través del movimiento browniano , [12] [41] [42] y cae de la atmósfera a través de la deposición seca impulsada por la gravedad , [42] y el tiempo que tarda el " efecto forético " en mover las partículas coaguladas a un nivel inferior en la atmósfera. [12] Ya sea por coagulación o por efecto forético, una vez que el aerosol de partículas de humo se encuentra en este nivel atmosférico inferior, puede comenzar la siembra de nubes , lo que permite que la precipitación elimine el aerosol de humo de la atmósfera mediante el mecanismo de deposición húmeda .
Los procesos químicos que afectan la eliminación dependen de la capacidad de la química atmosférica para oxidar el componente carbonoso del humo, a través de reacciones con especies oxidativas como el ozono y los óxidos de nitrógeno , ambos encontrados en todos los niveles de la atmósfera, [43] [44] y que también ocurren en mayores concentraciones cuando el aire se calienta a altas temperaturas.
Los datos históricos sobre los tiempos de residencia de los aerosoles, aunque se trata de una mezcla diferente de aerosoles , en este caso aerosoles de azufre estratosférico y cenizas volcánicas de erupciones de megavolcanes , parecen estar en una escala de tiempo de uno a dos años, [45] sin embargo, las interacciones aerosol-atmósfera aún se comprenden poco. [46] [47]
Los aerosoles de hollín pueden tener una amplia gama de propiedades, así como formas complejas, lo que dificulta determinar su valor de profundidad óptica atmosférica evolutiva . Se cree que las condiciones presentes durante la creación del hollín son considerablemente importantes en cuanto a sus propiedades finales, ya que el hollín generado en el espectro más eficiente de eficiencia de combustión se considera casi " negro de carbono elemental ", mientras que en el extremo más ineficiente del espectro de combustión, están presentes mayores cantidades de combustible parcialmente quemado /oxidado. Estos "compuestos orgánicos" parcialmente quemados, como se los conoce, a menudo forman bolas de alquitrán y carbono marrón durante los incendios forestales comunes de menor intensidad, y también pueden recubrir las partículas de carbono negro más puras. [48] [49] [50] Sin embargo, como el hollín de mayor importancia es el que se inyecta a las altitudes más altas por la piroconvección de la tormenta de fuego (un incendio alimentado con vientos de aire con fuerza de tormenta), se estima que la mayoría del hollín en estas condiciones es el carbono negro más oxidado. [51]
Un estudio presentado en la reunión anual de la Unión Geofísica Americana en diciembre de 2006 concluyó que incluso una guerra nuclear regional a pequeña escala podría alterar el clima global durante una década o más. En un escenario de conflicto nuclear regional en el que dos naciones opuestas en los subtrópicos utilizarían cada una 50 armas nucleares del tamaño de Hiroshima (unos 15 kilotones cada una) contra importantes centros de población, los investigadores calcularon que se liberarían hasta cinco millones de toneladas de hollín, lo que produciría un enfriamiento de varios grados en grandes áreas de América del Norte y Eurasia, incluida la mayoría de las regiones productoras de cereales. El enfriamiento duraría años y, según la investigación, podría ser "catastrófico", [20] [56] alterando la producción agrícola y la recolección de alimentos, en particular en los países de latitudes más altas. [57] [15]
Las detonaciones nucleares producen grandes cantidades de óxidos de nitrógeno al descomponer el aire que las rodea, que luego son elevados por convección térmica. Al llegar a la estratosfera, estos óxidos de nitrógeno son capaces de descomponer catalíticamente el ozono presente en esta parte de la atmósfera. La disminución del ozono permitiría que una intensidad mucho mayor de la dañina radiación ultravioleta del sol llegara al suelo. [58]
Un estudio de 2008 de Michael J. Mills et al., publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias , concluyó que un intercambio de armas nucleares entre Pakistán y la India utilizando sus arsenales actuales podría crear un agujero de ozono casi global , lo que provocaría problemas de salud humana y causaría daños ambientales durante al menos una década. [59] El estudio modelado por computadora analizó una guerra nuclear entre los dos países que involucrara 50 dispositivos nucleares del tamaño de Hiroshima en cada lado, produciendo incendios urbanos masivos y lanzando hasta cinco millones de toneladas métricas de hollín a unas 50 millas (80 km) hacia la estratosfera . El hollín absorbería suficiente radiación solar para calentar los gases circundantes, aumentando la descomposición de la capa de ozono estratosférico que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta, con hasta un 70% de pérdida de ozono en las altas latitudes del norte. [60]
Un "verano nuclear" es un escenario hipotético en el que, después de que haya disminuido un invierno nuclear causado por aerosoles insertados en la atmósfera que impedirían que la luz solar llegue a niveles inferiores o a la superficie, [61] se produce un efecto invernadero debido al dióxido de carbono liberado por la combustión y al metano liberado por la descomposición de la materia orgánica, como los cadáveres que se congelaron durante el invierno nuclear. [61] [62]
Otro escenario hipotético más secuencial, tras la sedimentación de la mayoría de los aerosoles en 1-3 años, el efecto de enfriamiento sería superado por un efecto de calentamiento por efecto invernadero , que aumentaría rápidamente las temperaturas de la superficie en muchos grados, lo suficiente como para causar la muerte de gran parte, si no la mayoría, de la vida que había sobrevivido al enfriamiento, gran parte de la cual es más vulnerable a temperaturas más altas de lo normal que a temperaturas más bajas de lo normal. Las detonaciones nucleares liberarían CO2 y otros gases de efecto invernadero de la combustión, seguidos de más liberación de la descomposición de la materia orgánica muerta. Las detonaciones también introducirían óxidos de nitrógeno en la estratosfera que luego agotarían la capa de ozono alrededor de la Tierra. [61]
Existen otras versiones hipotéticas más sencillas de la hipótesis de que el invierno nuclear podría dar paso a un verano nuclear. Las altas temperaturas de las bolas de fuego nucleares podrían destruir el gas ozono de la estratosfera media. [62]
En 1952, unas semanas antes de la prueba de la bomba Ivy Mike (10,4 megatones ) en la isla Elugelab , existía la preocupación de que los aerosoles levantados por la explosión pudieran enfriar la Tierra. El mayor Norair Lulejian, de la USAF , y el astrónomo Natarajan Visvanathan estudiaron esta posibilidad y publicaron sus hallazgos en Effects of Superweapons Upon the Climate of the World (Efectos de las superarmas sobre el clima del mundo) , cuya distribución estaba estrictamente controlada. Este informe se describe en un informe de 2013 de la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa como el estudio inicial del concepto de "invierno nuclear". No indicó ninguna posibilidad apreciable de cambio climático inducido por una explosión. [69]
Las implicaciones para la defensa civil de numerosas explosiones superficiales de bombas de hidrógeno de alto rendimiento en las islas del Campo de Pruebas del Pacífico , como las de Ivy Mike en 1952 y Castle Bravo (15 Mt) en 1954, se describieron en un informe de 1957 sobre Los efectos de las armas nucleares , editado por Samuel Glasstone . Una sección de ese libro titulada "Bombas nucleares y el clima" afirma: "Se sabe que el polvo levantado en erupciones volcánicas graves , como la del Krakatoa en 1883, causa una reducción notable en la luz solar que llega a la tierra ... La cantidad de desechos [de tierra u otra superficie] que quedan en la atmósfera después de la explosión incluso de las armas nucleares más grandes probablemente no sea más que aproximadamente un uno por ciento de la levantada por la erupción del Krakatoa. Además, los registros de radiación solar revelan que ninguna de las explosiones nucleares hasta la fecha ha resultado en ningún cambio detectable en la luz solar directa registrada en el suelo". [70] En 1956, la Oficina Meteorológica de Estados Unidos consideró concebible que una guerra nuclear lo suficientemente grande, con detonaciones en la superficie del orden de los megatones, pudiera levantar suficiente suelo para causar una nueva era de hielo . [71]
El memorando de la corporación RAND de 1966 Los efectos de la guerra nuclear en el tiempo y el clima por ES Batten, si bien analiza principalmente los efectos potenciales del polvo de las explosiones en la superficie, [72] señala que "además de los efectos de los escombros, los incendios extensos iniciados por detonaciones nucleares podrían cambiar las características de la superficie del área y modificar los patrones climáticos locales... sin embargo, es necesario un conocimiento más profundo de la atmósfera para determinar su naturaleza, extensión y magnitud exactas". [73]
En el libro del Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos (NRC) Efectos a largo plazo en todo el mundo de las detonaciones de armas nucleares múltiples publicado en 1975, se afirma que una guerra nuclear que involucrara 4.000 Mt de los arsenales actuales probablemente depositaría mucho menos polvo en la estratosfera que la erupción del Krakatoa, juzgando que el efecto del polvo y los óxidos de nitrógeno probablemente sería un ligero enfriamiento climático que "probablemente estaría dentro de la variabilidad climática global normal, pero no se puede descartar la posibilidad de cambios climáticos de naturaleza más dramática". [63] [74] [75]
En el informe de 1985, The Effects on the Atmosphere of a Major Nuclear Exchange (Los efectos en la atmósfera de un gran intercambio nuclear ), el Comité sobre los Efectos Atmosféricos de las Explosiones Nucleares sostiene que una estimación "plausible" de la cantidad de polvo estratosférico inyectado tras una explosión superficial de 1 Mt es de 0,3 teragramos, de los cuales el 8 por ciento estaría en el rango micrométrico . [76] El enfriamiento potencial del polvo del suelo se volvió a examinar en 1992, en un informe de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NAS) [77] sobre geoingeniería , que estimó que se necesitarían alrededor de 10 10 kg (10 teragramos) de polvo del suelo estratosférico inyectado con dimensiones de grano de partículas de 0,1 a 1 micrómetro para mitigar el calentamiento por una duplicación del dióxido de carbono atmosférico, es decir, para producir ~2 °C de enfriamiento. [78]
En 1969, Paul Crutzen descubrió que los óxidos de nitrógeno (NOx) podrían ser un catalizador eficiente para la destrucción de la capa de ozono/ ozono estratosférico . A raíz de los estudios sobre los posibles efectos de los NOx generados por el calor del motor en los aviones de transporte supersónico (SST) que volaban en la estratosfera en la década de 1970, en 1974, John Hampson sugirió en la revista Nature que debido a la creación de NOx atmosférico por bolas de fuego nucleares , un intercambio nuclear a gran escala podría dar lugar al agotamiento de la capa de ozono, posiblemente sometiendo a la Tierra a la radiación ultravioleta durante un año o más. [74] [79] En 1975, la hipótesis de Hampson "condujo directamente" [11] a que el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos (NRC) informara sobre los modelos de agotamiento del ozono tras una guerra nuclear en el libro Efectos mundiales a largo plazo de las detonaciones de armas nucleares múltiples . [74]
En la sección de este libro de la NRC de 1975 relativa al tema de los NOx generados por bolas de fuego y la pérdida de la capa de ozono a raíz de ello, la NRC presentó cálculos de modelos de principios y mediados de los años 1970 sobre los efectos de una guerra nuclear con el uso de un gran número de detonaciones de rendimiento de varios megatones, que arrojaron conclusiones de que esto podría reducir los niveles de ozono en un 50 por ciento o más en el hemisferio norte. [63] [80]
Sin embargo, independientemente de los modelos informáticos presentados en los trabajos del NRC de 1975, un artículo de 1973 en la revista Nature describe los niveles de ozono estratosférico en todo el mundo superpuestos al número de detonaciones nucleares durante la era de las pruebas atmosféricas. Los autores concluyen que ni los datos ni sus modelos muestran ninguna correlación entre las aproximadamente 500 Mt en pruebas atmosféricas históricas y un aumento o disminución de la concentración de ozono. [81] En 1976, un estudio sobre las mediciones experimentales de una prueba nuclear atmosférica anterior en su efecto sobre la capa de ozono también encontró que las detonaciones nucleares están exoneradas de agotar el ozono, después de los primeros cálculos del modelo alarmantes de la época. [82] De manera similar, un artículo de 1981 encontró que los modelos sobre la destrucción del ozono de una prueba y las mediciones físicas tomadas estaban en desacuerdo, ya que no se observó destrucción. [9]
En total, se detonaron atmosféricamente alrededor de 500 Mt entre 1945 y 1971, [83] alcanzando un máximo en 1961-1962, cuando los Estados Unidos y la Unión Soviética detonaron 340 Mt en la atmósfera. [84] Durante este pico, con las detonaciones de rango multimegatón de la serie de pruebas nucleares de las dos naciones, en examen exclusivo, se liberó una producción total estimada en 300 Mt de energía. Debido a esto, se cree que 3 × 10 34 moléculas adicionales de óxido nítrico (alrededor de 5.000 toneladas por Mt, 5 × 10 9 gramos por megatón) [81] [85] ingresaron a la estratosfera, y aunque se observó un agotamiento del ozono del 2,2 por ciento en 1963, el descenso había comenzado antes de 1961 y se cree que fue causado por otros efectos meteorológicos . [81]
En 1982, el periodista Jonathan Schell, en su popular e influyente libro The Fate of the Earth (El destino de la Tierra) , introdujo al público la creencia de que el NOx generado por las bolas de fuego destruiría la capa de ozono hasta tal punto que las cosechas se arruinarían por la radiación ultravioleta solar y, de manera similar, pintó el destino de la Tierra, con la extinción de la vida vegetal y acuática. En el mismo año, 1982, el físico australiano Brian Martin , que se carteaba frecuentemente con John Hampson, quien había sido en gran medida responsable de gran parte del examen de la generación de NOx, [11] escribió una breve sinopsis histórica sobre la historia del interés en los efectos del NOx directo generado por las bolas de fuego nucleares y, al hacerlo, también describió otros puntos de vista no convencionales de Hampson, en particular los relacionados con una mayor destrucción del ozono por detonaciones en la atmósfera superior como resultado de cualquier sistema de misiles antibalísticos ( ABM-1 Galosh ) ampliamente utilizado. [86] Sin embargo, Martin concluye finalmente que es "poco probable que en el contexto de una gran guerra nuclear" la degradación del ozono sea motivo de grave preocupación. Martin describe las opiniones sobre la posible pérdida de ozono y, por lo tanto, el aumento de la luz ultravioleta que conduce a la destrucción generalizada de cultivos, como defiende Jonathan Schell en El destino de la Tierra , como altamente improbables. [63]
Los datos más recientes sobre el potencial específico de destrucción de la capa de ozono por parte de las especies de NOx son mucho menores que lo que se suponía anteriormente a partir de cálculos simplistas, ya que se cree que cada año se forman "alrededor de 1,2 millones de toneladas" de NOx estratosférico generado de forma natural y antropogénica, según Robert P. Parson, en la década de 1990. [87]
La primera sugerencia publicada de que el enfriamiento del clima podría ser un efecto de una guerra nuclear, parece haber sido originalmente propuesta por Poul Anderson y FN Waldrop en su historia "Tomorrow's Children", en la edición de marzo de 1947 de la revista Astounding Science Fiction . La historia, principalmente sobre un equipo de científicos que caza mutantes , [88] advierte de un " Fimbulwinter " causado por el polvo que bloqueó la luz solar después de una reciente guerra nuclear y especula que incluso puede desencadenar una nueva Edad de Hielo. [89] [90] Anderson publicó una novela basada parcialmente en esta historia en 1961, titulándola Twilight World . [90] De manera similar, en 1985, TG Parsons señaló que la historia "Torch" de C. Anvil, que también apareció en la revista Astounding Science Fiction , pero en la edición de abril de 1957, contiene la esencia de la hipótesis del "Crepúsculo al mediodía" / "invierno nuclear". En la historia, una ojiva nuclear enciende un yacimiento petrolífero y el hollín producido "filtra parte de la radiación solar", lo que da como resultado temperaturas árticas para gran parte de la población de América del Norte y la Unión Soviética. [12]
La publicación del Laboratorio de Geofísica de la Fuerza Aérea de 1988, Una evaluación de los efectos atmosféricos globales de una gran guerra nuclear por HS Muench, et al., contiene una cronología y una revisión de los principales informes sobre la hipótesis del invierno nuclear desde 1983 hasta 1986. En general, estos informes llegan a conclusiones similares, ya que se basan en "las mismas suposiciones, los mismos datos básicos", con solo pequeñas diferencias en el código del modelo. Se saltan los pasos de modelado de evaluación de la posibilidad de incendio y las columnas de fuego iniciales y, en su lugar, comienzan el proceso de modelado con una "nube de hollín espacialmente uniforme" que ha encontrado su camino hacia la atmósfera. [12]
Aunque nunca fue reconocido abiertamente por el equipo multidisciplinario que creó el modelo TTAPS más popular de la década de 1980, en 2011 el Instituto Americano de Física afirma que el anuncio de los resultados del equipo TTAPS (llamado así por sus participantes, que habían trabajado previamente en el fenómeno de las tormentas de polvo en Marte, o en el área de eventos de impacto de asteroides : Richard P. Turco , Owen Toon , Thomas P. Ackerman, James B. Pollack y Carl Sagan ) en 1983 "fue con el objetivo explícito de promover el control internacional de armas". [91] Sin embargo, "los modelos informáticos estaban tan simplificados, y los datos sobre el humo y otros aerosoles eran todavía tan pobres, que los científicos no podían decir nada con certeza". [91]
En 1981, William J. Moran inició discusiones e investigaciones en el Consejo Nacional de Investigación (NRC) sobre los efectos del polvo y el suelo en el aire de un gran intercambio de ojivas nucleares, habiendo visto un posible paralelo en los efectos del polvo de una guerra con el del límite KT creado por asteroides y su análisis popular un año antes por Luis Alvarez en 1980. [92] Un panel de estudio del NRC sobre el tema se reunió en diciembre de 1981 y abril de 1982 en preparación para la publicación del NRC The Effects on the Atmosphere of a Major Nuclear Exchange , publicado en 1985. [74]
En el marco de un estudio sobre la creación de especies oxidantes como el NOx y el ozono en la troposfera después de una guerra nuclear, [10] lanzado en 1980 por Ambio , una revista de la Real Academia Sueca de Ciencias , Paul J. Crutzen y John W. Birks comenzaron a preparar la publicación en 1982 de un cálculo sobre los efectos de la guerra nuclear en el ozono estratosférico, utilizando los últimos modelos de la época. Sin embargo, descubrieron que como resultado de la tendencia hacia ojivas nucleares más numerosas pero menos energéticas, de alcance sub-megatón (que fue posible gracias al avance en el aumento de la precisión de las ojivas de los ICBM ), el peligro para la capa de ozono era "poco significativo". [11]
Fue después de ser confrontados con estos resultados que "se les ocurrió" la idea, como "una ocurrencia tardía" [10] de que las detonaciones nucleares encendieran incendios masivos en todas partes y, fundamentalmente, el humo de estos incendios convencionales luego absorbiera la luz solar, causando que las temperaturas de la superficie cayeran en picado. [11] A principios de 1982, los dos hicieron circular un borrador de documento con las primeras sugerencias de alteraciones en el clima a corto plazo debido a los incendios que se suponía que ocurrirían después de una guerra nuclear. [74] Más tarde en el mismo año, el número especial de Ambio dedicado a las posibles consecuencias ambientales de la guerra nuclear por Crutzen y Birks se tituló "La atmósfera después de una guerra nuclear: el crepúsculo al mediodía", y anticipó en gran medida la hipótesis del invierno nuclear. [93] El documento investigó los incendios y su efecto climático y analizó las partículas de los grandes incendios, el óxido de nitrógeno, el agotamiento del ozono y el efecto del crepúsculo nuclear en la agricultura. Los cálculos de Crutzen y Birks sugerían que las partículas de humo inyectadas en la atmósfera por los incendios en ciudades, bosques y reservas de petróleo podrían impedir que hasta el 99 por ciento de la luz solar llegara a la superficie de la Tierra. Esta oscuridad, dijeron, podría existir "mientras ardieran los incendios", lo que se suponía que serían muchas semanas, con efectos como: "La dinámica normal y la estructura de la temperatura de la atmósfera... cambiarían considerablemente en una gran fracción del hemisferio norte, lo que probablemente conducirá a cambios importantes en las temperaturas de la superficie terrestre y los sistemas de viento". [93] Una implicación de su trabajo era que un ataque nuclear de decapitación exitoso podría tener graves consecuencias climáticas para el perpetrador.
Después de leer un artículo de NP Bochkov y EI Chazov , [94] publicado en la misma edición de Ambio que incluía el artículo de Crutzen y Birks "Crepúsculo al mediodía", el científico atmosférico soviético Georgy Golitsyn aplicó su investigación sobre las tormentas de polvo de Marte al hollín en la atmósfera de la Tierra. El uso de estos influyentes modelos de tormentas de polvo marcianas en la investigación del invierno nuclear comenzó en 1971, [95] cuando la nave espacial soviética Mars 2 llegó al planeta rojo y observó una nube de polvo global. Los instrumentos en órbita junto con el módulo de aterrizaje Mars 3 de 1971 determinaron que las temperaturas en la superficie del planeta rojo eran considerablemente más frías que las temperaturas en la parte superior de la nube de polvo. Después de estas observaciones, Golitsyn recibió dos telegramas del astrónomo Carl Sagan , en el que Sagan le pedía a Golitsyn que "explorara la comprensión y evaluación de este fenómeno". Golitsyn relata que fue en esa época cuando "propuso una teoría [¿ cuál? ] para explicar cómo se pudo formar el polvo marciano y cómo pudo alcanzar proporciones globales". [95]
Ese mismo año, Alexander Ginzburg [96], un empleado del instituto de Golitsyn, desarrolló un modelo de tormentas de polvo para describir el fenómeno de enfriamiento en Marte. Golitsyn pensó que su modelo sería aplicable al hollín después de leer una revista sueca de 1982 dedicada a los efectos de una hipotética guerra nuclear entre la URSS y los EE. UU. [95] Golitsyn utilizaría el modelo de nubes de polvo de Ginzburg, en gran parte sin modificaciones, asumiendo que el hollín es el aerosol en el modelo en lugar del polvo del suelo y, de manera idéntica a los resultados obtenidos, al calcular el enfriamiento de las nubes de polvo en la atmósfera marciana, la nube que se encuentra muy por encima del planeta se calentaría mientras que el planeta que se encuentra debajo se enfriaría drásticamente. Golitsyn presentó su intención de publicar este modelo análogo a la Tierra derivado de Marte al Comité de Científicos Soviéticos en Defensa de la Paz contra la Amenaza Nuclear instigado por Andropov en mayo de 1983, una organización de la que Golitsyn sería nombrado vicepresidente más tarde. La creación de este comité se hizo con la aprobación expresa de la dirección soviética con la intención de "ampliar los contactos controlados con los activistas occidentales del "congelamiento nuclear ". [97] Tras obtener la aprobación de este comité, en septiembre de 1983 Golitsyn publicó el primer modelo informático sobre el naciente efecto del "invierno nuclear" en el ampliamente leído Herald of the Russian Academy of Sciences . [98]
El 31 de octubre de 1982, el modelo y los resultados de Golitsyn y Ginsburg se presentaron en la conferencia sobre "El mundo después de la guerra nuclear", celebrada en Washington, DC [96].
Tanto Golitsyn [98] como Sagan [99] se habían interesado por el enfriamiento de las tormentas de polvo del planeta Marte en los años anteriores a su enfoque sobre el "invierno nuclear". Sagan también había trabajado en el Proyecto A119 en los años 1950 y 1960, en el que intentó modelar el movimiento y la longevidad de una columna de suelo lunar.
Después de la publicación de "Twilight at Noon" en 1982, [100] el equipo TTAPS dijo que comenzó el proceso de hacer un estudio de modelado computacional unidimensional de las consecuencias atmosféricas de la guerra nuclear/hollín en la estratosfera, aunque no publicarían un artículo en la revista Science hasta fines de diciembre de 1983. [101] La frase "invierno nuclear" había sido acuñada por Turco justo antes de la publicación. [102] En este artículo inicial, TTAPS utilizó estimaciones basadas en suposiciones sobre las emisiones totales de humo y polvo que resultarían de un gran intercambio nuclear y, con eso, comenzó a analizar los efectos posteriores sobre el balance de radiación atmosférica y la estructura de temperatura como resultado de esta cantidad de humo asumido. Para calcular los efectos del polvo y el humo, emplearon un modelo unidimensional de microfísica/transferencia radiativa de la atmósfera inferior de la Tierra (hasta la mesopausa), que definía solo las características verticales de la perturbación climática global.
Sin embargo, el interés por los efectos medioambientales de la guerra nuclear había continuado en la Unión Soviética después del artículo de septiembre de Golitsyn, y Vladimir Alexandrov y GI Stenchikov también publicaron un artículo en diciembre de 1983 sobre las consecuencias climáticas, aunque a diferencia del artículo contemporáneo de TTAPS, este artículo se basaba en simulaciones con un modelo tridimensional de circulación global. [54] (Dos años después, Alexandrov desapareció en circunstancias misteriosas). Richard Turco y Starley L. Thompson criticaron la investigación soviética. Turco la calificó de "primitiva" y Thompson dijo que utilizaba modelos informáticos estadounidenses obsoletos. [103] Más tarde, rescindirían estas críticas y, en su lugar, aplaudieron el trabajo pionero de Alexandrov, diciendo que el modelo soviético compartía las debilidades de todos los demás. [12]
En 1984, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) encargó a Golitsyn y NA Phillips que revisaran el estado de la ciencia. Encontraron que los estudios generalmente suponían un escenario en el que se utilizaría la mitad de las armas nucleares del mundo, aproximadamente 5000 Mt, destruyendo aproximadamente 1000 ciudades y creando grandes cantidades de humo carbonoso – 1–Lo más probable es que sea de 2 × 10 14 g , con un rango de 0,2–6,4 × 10 14 g (NAS; se supone TTAPS2,25 × 10 14 ). El humo resultante sería en gran parte opaco a la radiación solar pero transparente a los rayos infrarrojos, enfriando así la Tierra al bloquear la luz solar, pero sin crear calentamiento al aumentar el efecto invernadero. La profundidad óptica del humo puede ser mucho mayor que la unidad. Los incendios forestales resultantes de objetivos no urbanos podrían aumentar aún más la producción de aerosoles. El polvo de las explosiones cercanas a la superficie contra objetivos endurecidos también contribuye; cada explosión equivalente a un megatón podría liberar hasta cinco millones de toneladas de polvo, pero la mayoría caería rápidamente; el polvo a gran altitud se estima en 0,1-1 millón de toneladas por megatón equivalente de explosión. La quema de petróleo crudo también podría contribuir sustancialmente. [104]
Los modelos radiativos-convectivos unidimensionales utilizados en estos estudios [ ¿cuáles? ] produjeron una serie de resultados, con un enfriamiento de hasta 15–42 °C entre 14 y 35 días después de la guerra, con una "línea de base" de unos 20 °C. Cálculos algo más sofisticados utilizando modelos de climatología general tridimensionales produjeron resultados similares: caídas de temperatura de unos 20 °C, aunque con variaciones regionales. [54] [105]
Todos los cálculos muestran un gran calentamiento (hasta 80 °C) en la parte superior de la capa de humo, a unos 10 km (6,2 mi); esto implica una modificación sustancial de la circulación allí y la posibilidad de advección de la nube hacia latitudes bajas y el hemisferio sur.
En un artículo de 1990 titulado "Clima y humo: una evaluación del invierno nuclear", TTAPS dio una descripción más detallada de los efectos atmosféricos a corto y largo plazo de una guerra nuclear utilizando un modelo tridimensional: [106]
Primeros uno a tres meses:
Después de uno a tres años:
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Uno de los principales resultados del trabajo de TTAPS de 1990 fue la reiteración del modelo del equipo de 1983 de que 100 incendios en refinerías de petróleo serían suficientes para provocar un invierno nuclear de pequeña escala, pero aún así globalmente deletéreo. [109]
Tras la invasión iraquí de Kuwait y las amenazas iraquíes de incendiar los aproximadamente 800 pozos petrolíferos del país, las especulaciones sobre el efecto climático acumulativo de esto, presentadas en la Conferencia Mundial sobre el Clima en Ginebra en noviembre de 1990, variaron desde un escenario de tipo invierno nuclear hasta fuertes lluvias ácidas e incluso un calentamiento global inmediato a corto plazo. [110]
En artículos publicados en los periódicos Wilmington Morning Star y Baltimore Sun en enero de 1991, autores destacados de artículos sobre el invierno nuclear –Richard P. Turco, John W. Birks, Carl Sagan, Alan Robock y Paul Crutzen– declararon colectivamente que esperaban efectos catastróficos similares a los del invierno nuclear, con efectos de tamaño continental de temperaturas bajo cero, como resultado de que los iraquíes cumplieran con sus amenazas de encender entre 300 y 500 pozos de petróleo presurizados que podrían arder posteriormente durante varios meses. [111] [112]
Tal como amenazaron, los pozos fueron incendiados por los iraquíes en retirada en marzo de 1991, y los aproximadamente 600 pozos de petróleo en llamas no se extinguieron por completo hasta el 6 de noviembre de 1991, ocho meses después del final de la guerra, [113] y consumieron aproximadamente seis millones de barriles de petróleo por día en su intensidad máxima.
Cuando comenzó la Operación Tormenta del Desierto en enero de 1991, coincidiendo con el inicio de los primeros incendios de petróleo, el Dr. S. Fred Singer y Carl Sagan analizaron los posibles efectos ambientales de los incendios de petróleo en Kuwait en el programa Nightline de ABC News . Sagan volvió a argumentar que algunos de los efectos del humo podrían ser similares a los de un invierno nuclear, con el humo elevándose hacia la estratosfera, comenzando a unos 48.000 pies (15.000 m) sobre el nivel del mar en Kuwait, lo que daría lugar a efectos globales. También argumentó que creía que los efectos netos serían muy similares a la erupción de 1815 del Monte Tambora en Indonesia, que dio lugar a que el año 1816 fuera conocido como el " año sin verano ".
Sagan enumeró los resultados de los modelos que pronosticaban efectos que se extenderían al sur de Asia y quizás también al hemisferio norte. Sagan destacó que este resultado era tan probable que "debería afectar los planes de guerra". [114] Singer, por otro lado, anticipó que el humo alcanzaría una altitud de aproximadamente 3000 pies (910 m) y luego se disiparía por lluvia después de unos tres a cinco días, lo que limitaría la duración del humo. Ambas estimaciones de altura realizadas por Singer y Sagan resultaron ser erróneas, aunque la narrativa de Singer se acercaba más a lo que sucedió, con los efectos atmosféricos comparativamente mínimos limitados a la región del Golfo Pérsico, con columnas de humo, en general, [107] elevándose a unos 10 000 pies (3000 m) y algunas tan altas como 20 000 pies (6100 m). [115] [116]
Sagan y sus colegas esperaban que se produjera un "auto-elevamiento" del humo de hollín cuando absorbiera la radiación térmica del sol, sin que se produjera prácticamente ningún barrido, por lo que las partículas negras de hollín serían calentadas por el sol y elevadas/elevadas cada vez más alto en el aire, inyectando así el hollín en la estratosfera, una posición en la que sostenían que pasarían años hasta que el efecto bloqueador del sol de este aerosol de hollín desapareciera del aire, y con ello, se producirían catastróficos efectos de enfriamiento a nivel del suelo y de agricultura en Asia y posiblemente en el hemisferio norte en su conjunto. [117] En un seguimiento de 1992, Peter V. Hobbs y otros no habían observado ninguna evidencia apreciable del efecto masivo de "auto-elevación" predicho por el equipo del invierno nuclear y las nubes de humo de los incendios de petróleo contenían menos hollín de lo que había supuesto el equipo de modelado del invierno nuclear. [118]
El científico atmosférico encargado de estudiar el efecto atmosférico de los incendios de Kuwait por la National Science Foundation , Peter V. Hobbs, afirmó que el modesto impacto de los incendios sugería que "algunas cifras [utilizadas para apoyar la hipótesis del Invierno Nuclear]... eran probablemente un poco exageradas". [119]
Hobbs descubrió que en el punto álgido de los incendios, el humo absorbía entre el 75 y el 80% de la radiación solar. Las partículas se elevaban hasta un máximo de 6.100 m (20.000 pies) y, cuando se combinaban con la limpieza de las nubes, el humo tenía un breve tiempo de residencia en la atmósfera de unos pocos días como máximo. [120]
Por lo tanto, las afirmaciones anteriores a la guerra sobre efectos ambientales globales de gran escala, duraderos y significativos no se confirmaron y los medios de comunicación y los especuladores descubrieron que habían sido significativamente exagerados [121] , y los modelos climáticos de quienes no apoyaban la hipótesis del invierno nuclear en el momento de los incendios solo predijeron efectos más localizados, como una caída de la temperatura diurna de ~10 °C dentro de los 200 km de la fuente. [122]
Más tarde, Sagan admitió en su libro El mundo y sus demonios que sus predicciones obviamente no resultaron correctas: "Estaba muy oscuro al mediodía y las temperaturas cayeron entre 4 y 6 °C sobre el Golfo Pérsico, pero no llegó mucho humo a altitudes estratosféricas y Asia se salvó". [123]
La idea de que el humo de los pozos de petróleo y de las reservas de petróleo que se elevan a la estratosfera es un contribuyente principal al hollín de un invierno nuclear fue una idea central de los primeros artículos de climatología sobre la hipótesis; se los consideró un contribuyente más posible que el humo de las ciudades, ya que el humo del petróleo tiene una mayor proporción de hollín negro, por lo que absorbe más luz solar. [93] [101] Hobbs comparó el "factor de emisión" supuesto en los artículos o la eficiencia de generación de hollín de los pozos de petróleo encendidos y encontró que, al comparar con los valores medidos de los pozos de petróleo en Kuwait, que eran los mayores productores de hollín, las emisiones de hollín asumidas en los cálculos del invierno nuclear todavía eran "demasiado altas". [120] Después de que los resultados de los incendios de petróleo de Kuwait estuvieran en desacuerdo con los principales científicos promotores del invierno nuclear, los artículos de invierno nuclear de la década de 1990 generalmente intentaron distanciarse de sugerir que el humo de los pozos de petróleo y de las reservas alcanzaría la estratosfera.
En 2007, un estudio sobre el invierno nuclear señaló que se habían aplicado modelos informáticos modernos a los incendios de petróleo de Kuwait, y se descubrió que las columnas de humo individuales no pueden elevar el humo a la estratosfera, pero que el humo de los incendios que cubren una gran superficie [ cuantificar ], como algunos incendios forestales, puede elevar el humo [ cuantificar ] a la estratosfera, y la evidencia reciente sugiere que esto ocurre con mucha más frecuencia de lo que se pensaba anteriormente. [7] [22] [124] [125] El estudio también sugirió que la quema de ciudades comparativamente más pequeñas, que se esperaría que siguiera a un ataque nuclear, también elevaría cantidades significativas de humo a la estratosfera:
Stenchikov et al. [2006b] [126] realizaron simulaciones detalladas y de alta resolución de columnas de humo con el modelo climático regional RAMS [p. ej., Miguez-Macho, et al., 2005] [127] y demostraron que no se esperaría que columnas individuales, como las de los incendios de petróleo de Kuwait en 1991, se elevaran a la atmósfera superior o la estratosfera, porque se diluyen. Sin embargo, columnas mucho más grandes, como las generadas por los incendios urbanos, producen un gran movimiento de masa sin diluir que da lugar a la elevación del humo. Los nuevos resultados del modelo de simulación de grandes remolinos a una resolución mucho mayor también arrojan una elevación similar a nuestros resultados, y ninguna respuesta a pequeña escala que inhibiría la elevación [Jensen, 2006]. [128]
Sin embargo, la simulación anterior contenía en particular el supuesto de que no se produciría deposición seca ni húmeda. [126]
Entre 1990 y 2003, los comentaristas señalaron que no se publicaron artículos revisados por pares sobre el "invierno nuclear". [109]
A partir de nuevos trabajos publicados en 2007 y 2008 por algunos de los autores de los estudios originales, se han propuesto varias hipótesis nuevas, principalmente la evaluación de que tan sólo 100 tormentas de fuego darían lugar a un invierno nuclear. [3] [20] Sin embargo, lejos de ser la hipótesis "nueva", llegó a la misma conclusión que los modelos anteriores de la década de 1980, que también consideraban que unas 100 tormentas de fuego en las ciudades eran una amenaza. [129] [130]
En comparación con el cambio climático del último milenio, incluso el cambio más pequeño que se haya modelado hundiría al planeta en temperaturas más frías que las de la Pequeña Edad de Hielo (el período histórico comprendido entre aproximadamente 1600 y 1850 d. C.). Esto tendría efectos instantáneos y la agricultura se vería gravemente amenazada. Una mayor cantidad de humo produciría cambios climáticos más importantes, haciendo imposible la agricultura durante años. En ambos casos, las nuevas simulaciones de modelos climáticos muestran que los efectos durarían más de una década. [32]
Un estudio publicado en el Journal of Geophysical Research en julio de 2007, titulado "El invierno nuclear revisitado con un modelo climático moderno y los arsenales nucleares actuales: consecuencias aún catastróficas", [19] utilizó los modelos climáticos actuales para analizar las consecuencias de una guerra nuclear global que involucrara a la mayoría o a todos los arsenales nucleares actuales del mundo (que los autores juzgaron que sería similar al tamaño de los arsenales mundiales veinte años antes). Los autores utilizaron un modelo de circulación global, ModelE del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA , que señalaron que "se ha probado ampliamente en experimentos de calentamiento global y para examinar los efectos de las erupciones volcánicas en el clima". El modelo se utilizó para investigar los efectos de una guerra que involucrara a todo el arsenal nuclear global actual, que se proyecta que liberaría alrededor de 150 Tg de humo a la atmósfera, así como una guerra que involucrara a aproximadamente un tercio del arsenal nuclear actual, que se proyecta que liberaría alrededor de 50 Tg de humo. En el caso de 150 Tg, encontraron que:
Durante años persiste un enfriamiento superficial promedio global de -7 °C a -8 °C, y después de una década el enfriamiento sigue siendo de -4 °C (Fig. 2). Considerando que el enfriamiento promedio global en la profundidad de la última edad de hielo hace 18.000 años fue de aproximadamente -5 °C, este sería un cambio climático sin precedentes en velocidad y amplitud en la historia de la raza humana. Los cambios de temperatura son mayores en la tierra... El enfriamiento de más de -20 °C ocurre en grandes áreas de América del Norte y de más de -30 °C en gran parte de Eurasia, incluidas todas las regiones agrícolas.
Además, descubrieron que este enfriamiento provocó un debilitamiento del ciclo hidrológico global, reduciendo las precipitaciones globales en un 45% aproximadamente. En cuanto al caso de 50 Tg, que involucra a un tercio de los arsenales nucleares actuales, dijeron que la simulación "produjo respuestas climáticas muy similares a las del caso de 150 Tg, pero con aproximadamente la mitad de la amplitud", pero que "la escala temporal de la respuesta es aproximadamente la misma". No analizaron en profundidad las implicaciones para la agricultura, pero señalaron que un estudio de 1986 que suponía que no habría producción de alimentos durante un año proyectó que "la mayoría de las personas en el planeta se quedarían sin alimentos y morirían de hambre para entonces" y comentaron que sus propios resultados muestran que "este período de no producción de alimentos debe extenderse por muchos años, lo que hace que los impactos del invierno nuclear sean incluso peores de lo que se pensaba anteriormente".
En 2014, Michael J. Mills (del Centro Nacional de Investigación Atmosférica de Estados Unidos , NCAR), et al., publicaron "Multi-decadal global cooling and unexpected ozone loss following a regional nuclear conflict" en la revista Earth's Future . [131] Los autores utilizaron modelos computacionales desarrollados por el NCAR para simular los efectos climáticos de una nube de hollín que, según sugieren, sería el resultado de una guerra nuclear regional en la que se detonasen 100 armas "pequeñas" (15 Kt) sobre ciudades. El modelo tuvo resultados, debido a la interacción de la nube de hollín:
... pérdidas globales de ozono de entre el 20% y el 50% en áreas pobladas, niveles sin precedentes en la historia de la humanidad, acompañarían las temperaturas superficiales promedio más frías de los últimos 1000 años. Calculamos aumentos de los índices de UV en verano de entre el 30% y el 80% en latitudes medias, lo que sugiere daños generalizados a la salud humana, la agricultura y los ecosistemas terrestres y acuáticos. Las heladas letales reducirían las temporadas de crecimiento entre 10 y 40 días por año durante 5 años. Las temperaturas superficiales se reducirían durante más de 25 años, debido a la inercia térmica y los efectos del albedo en el océano y la expansión del hielo marino. El enfriamiento combinado y el aumento de los rayos UV ejercerían presiones significativas sobre los suministros mundiales de alimentos y podrían desencadenar una hambruna nuclear global.
Los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos publicaron los resultados de un estudio multiescala del impacto climático de un intercambio nuclear regional, el mismo escenario considerado por Robock et al. y por Toon et al. en 2007. A diferencia de estudios anteriores, este estudio simuló los procesos por los cuales el carbono negro sería expulsado a la atmósfera y descubrió que muy poco sería expulsado a la estratosfera y, como resultado, los impactos climáticos a largo plazo fueron mucho menores que los que habían concluido esos estudios. En particular, "ninguna de las simulaciones produjo un efecto de invierno nuclear", y "la probabilidad de un enfriamiento global significativo a partir de un escenario de intercambio limitado como el previsto en estudios anteriores es altamente improbable". [132] Este estudio ha sido contradicho por los resultados de varios estudios posteriores que afirman que el estudio de 2018 es defectuoso. [133] [134] [135] [136]
Una investigación publicada en la revista arbitrada Safety sugirió que ninguna nación debería poseer más de 100 ojivas nucleares debido al efecto de retroceso sobre la propia población de la nación agresora debido al "otoño nuclear". [137] [138]
En 2019 se publicaron dos estudios sobre el invierno nuclear que se basan en modelos anteriores y describen nuevos escenarios de invierno nuclear a partir de intercambios de armas nucleares más pequeños que los que se han simulado anteriormente.
Al igual que en el estudio de 2007 de Robock et al. , [19] un estudio de 2019 de Coupe et al. modela un escenario en el que se liberan 150 Tg de carbono negro a la atmósfera tras un intercambio de armas nucleares entre Estados Unidos y Rusia, en el que ambos países utilizan todos los tratados de armas nucleares que les permiten. [139] Esta cantidad de carbono negro supera con creces la que se ha emitido a la atmósfera por todas las erupciones volcánicas de los últimos 1200 años, pero es menor que el impacto de un asteroide que provocó un evento de extinción masiva hace 66 millones de años. [139] Coupe et al. utilizaron el " modelo climático de la comunidad de toda la atmósfera versión 4" (WACCM4), que tiene una resolución más alta y es más eficaz para simular aerosoles y la química estratosférica que la simulación ModelE utilizada por Robock et al . [139]
El modelo WACCM4 simula que las moléculas de carbono negro aumentan hasta diez veces su tamaño normal cuando alcanzan la estratosfera. ModelE no tuvo en cuenta este efecto. Esta diferencia en el tamaño de las partículas de carbono negro da como resultado una mayor profundidad óptica en el modelo WACCM4 en todo el mundo durante los primeros dos años después de la inyección inicial debido a una mayor absorción de la luz solar en la estratosfera. [139] Esto tendrá el efecto de aumentar las temperaturas estratosféricas en 100 K y resultará en un agotamiento del ozono ligeramente mayor que el predicho por ModelE. [139] Otra consecuencia del mayor tamaño de las partículas es la aceleración de la velocidad a la que las moléculas de carbono negro caen de la atmósfera; después de diez años desde la inyección de carbono negro en la atmósfera, WACCM4 predice que quedarán 2 Tg, mientras que ModelE predijo 19 Tg. [139]
Tanto el modelo de 2019 como el de 2007 predicen descensos significativos de la temperatura en todo el mundo, sin embargo, la mayor resolución y la simulación de partículas en 2019 predicen una mayor anomalía de temperatura en los primeros seis años después de la inyección, pero un retorno más rápido a las temperaturas normales. Entre unos pocos meses después de la inyección y el sexto año de anomalía, el WACCM4 predice temperaturas globales más frías que el ModelE, con temperaturas más de 20 K por debajo de lo normal que conducen a temperaturas gélidas durante los meses de verano en gran parte del hemisferio norte, lo que lleva a una reducción del 90% en las temporadas de crecimiento agrícola en las latitudes medias, incluido el medio oeste de los Estados Unidos. [139] Las simulaciones del WACCM4 también predicen una reducción del 58% en la precipitación anual global con respecto a los niveles normales en los años tres y cuatro después de la inyección, una reducción un 10% mayor que la prevista en el ModelE. [139]
Toon et al. simularon un escenario nuclear en 2025 en el que India y Pakistán se enfrentan a un intercambio nuclear en el que 100 áreas urbanas de Pakistán y 150 áreas urbanas de India son atacadas con armas nucleares de entre 15 y 100 kt y examinaron los efectos del carbono negro liberado a la atmósfera a partir de detonaciones que solo se producen en el aire . [5] Los investigadores modelaron los efectos atmosféricos si todas las armas fueran de 15, 50 y 100 kt, lo que proporciona un rango en el que probablemente se produciría un intercambio nuclear dadas las recientes pruebas nucleares realizadas por ambas naciones. Los rangos proporcionados son amplios porque ni India ni Pakistán están obligados a proporcionar información sobre sus arsenales nucleares, por lo que su alcance sigue siendo en gran medida desconocido. [5]
Toon et al. suponen que después de cada detonación de las armas se producirá una tormenta de fuego o una conflagración , y que la cantidad de carbono negro que se introduzca en la atmósfera a partir de los dos resultados será equivalente y de gran magnitud; [5] en Hiroshima en 1945, se predice que la tormenta de fuego liberó 1.000 veces más energía que la liberada durante la explosión nuclear. [6] Una zona tan grande que se queme liberaría grandes cantidades de carbono negro a la atmósfera. La cantidad liberada varía de 16,1 Tg si todas las armas fueran de 15 kt o menos a 36,6 Tg para todas las armas de 100 kt. [5] Para el rango de armas de 15 kt y 100 kt, los investigadores modelaron reducciones globales de precipitaciones de entre el 15% y el 30%, reducciones de temperatura entre 4K y 8K, y disminuciones de la temperatura del océano de 1K a 3K. [5] Si todas las armas utilizadas fueran de 50 kt o más, la circulación de células de Hadley se vería alterada y causaría una disminución del 50% en las precipitaciones en el medio oeste americano. La productividad primaria neta (PPN) de los océanos disminuye del 10% al 20% para los escenarios de 15 kt y 100 kt, respectivamente, mientras que la PPN terrestre disminuye entre el 15% y el 30%; las regiones agrícolas de latitudes medias de los Estados Unidos y Europa se verán particularmente afectadas, experimentando reducciones del 25-50% en la PPN. [5] Como se predice en otra literatura, una vez que el carbono negro se elimine de la atmósfera después de diez años, las temperaturas y la PPN volverán a la normalidad. [5]
Coupe et al. informan sobre la simulación de un efecto de El Niño que dura varios años después de seis escenarios nucleares que van desde 5 a 150 Tg de hollín según el modelo CESM-WACCM4. Denominan al cambio "Niño nuclear" y describen varios cambios en las corrientes oceánicas. [140]
Según un estudio revisado por pares publicado en la revista Nature Food en agosto de 2022, [15] una guerra nuclear a gran escala entre Estados Unidos y Rusia , que juntos poseen más del 90% de las armas nucleares del mundo, mataría a 360 millones de personas directamente y a más de 5 mil millones indirectamente por hambre durante un invierno nuclear. [144] [145]
Otro artículo publicado ese año, del erudito en ciencias de la Tierra de la Universidad de Tohoku Kunio Kaiho, comparó el impacto de los escenarios de invierno nuclear en la vida animal marina y terrestre con el de los eventos de extinción históricos . Kaiho estimó que una guerra nuclear menor (que definió como un intercambio nuclear entre India y Pakistán o un evento de magnitud equivalente) causaría extinciones de 10-20% de las especies por sí sola, mientras que una guerra nuclear importante (definida como un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia ) causaría la extinción de 40-50% de las especies animales, lo que es comparable a algunos de los "Cinco Grandes" eventos de extinción masiva. A modo de comparación, lo que él consideró el escenario más probable de cambio climático antropogénico , con 3 °C (5,4 °F) de calentamiento para 2100 y 3,8 °C (6,8 °F) para 2500, enviaría alrededor del 12-14% de las especies animales extintas bajo la misma metodología. [146]
Desde 2023, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de Estados Unidos han establecido un Estudio Independiente sobre los Posibles Efectos Ambientales de la Guerra Nuclear. El objetivo es evaluar todas las investigaciones sobre el invierno nuclear, y el informe final se publicará en 2024. [147]
Los cinco pilares principales y en gran medida independientes que sustentan el concepto de invierno nuclear y que siguen recibiendo críticas son los siguientes: [132] [148]
Aunque las predicciones del modelo unidimensional TTAPS de 1983, que se popularizaron mucho, fueron ampliamente difundidas y criticadas en los medios, en parte porque cada modelo posterior predice mucho menos de su nivel "apocalíptico" de enfriamiento, [149] la mayoría de los modelos siguen sugiriendo que todavía se produciría un cierto enfriamiento global perjudicial, suponiendo que se produjera una gran cantidad de incendios en primavera o verano. [109] [150] El modelo tridimensional menos primitivo de mediados de los años 1980 de Starley L. Thompson , que notablemente contenía las mismas suposiciones generales, lo llevó a acuñar el término "otoño nuclear" para describir con mayor precisión los resultados climáticos del hollín en este modelo, en una entrevista ante la cámara en la que descarta los modelos "apocalípticos" anteriores. [151]
Una crítica importante de las suposiciones que siguen haciendo posibles estos resultados del modelo apareció en el libro de 1987 Nuclear War Survival Skills ( NWSS ), un manual de defensa civil de Cresson Kearny para el Laboratorio Nacional de Oak Ridge . [152] Según la publicación de 1988 An assessment of global atmosphere effects of a major nuclear war , las críticas de Kearny se dirigieron a la cantidad excesiva de hollín que los modeladores supusieron que alcanzaría la estratosfera. Kearny citó un estudio soviético que decía que las ciudades modernas no arderían como tormentas de fuego, ya que la mayoría de los elementos inflamables de la ciudad quedarían enterrados bajo escombros no combustibles y que el estudio TTAPS incluía una sobreestimación masiva del tamaño y la extensión de los incendios forestales no urbanos que resultarían de una guerra nuclear. [12] Los autores del TTAPS respondieron que, entre otras cosas, no creían que los planificadores de objetivos fueran a destruir ciudades intencionadamente, sino que argumentaban que los incendios comenzarían en suburbios relativamente intactos cuando se alcanzaran los sitios cercanos, y admitieron parcialmente su punto sobre los incendios forestales no urbanos. [12] El Dr. Richard D. Small, director de ciencias térmicas en la Pacific-Sierra Research Corporation, también estaba en total desacuerdo con los supuestos del modelo, en particular la actualización de 1990 del TTAPS que sostiene que unos 5.075 Tg de material se quemarían en una guerra nuclear total entre Estados Unidos y la Unión Soviética, ya que el análisis de Small de planos y edificios reales arrojó un máximo de 1.475 Tg de material que podría quemarse, "suponiendo que todo el material combustible disponible se encendiera realmente". [148]
Aunque Kearny opinaba que los modelos futuros más precisos "indicarían que habrá reducciones de temperatura aún menores", incluidos los modelos potenciales futuros que no aceptaran tan fácilmente que las tormentas de fuego ocurrirían con tanta fiabilidad como suponen los modeladores del invierno nuclear, en NWSS Kearny resumió la estimación comparativamente moderada de enfriamiento de no más de unos pocos días, [152] del modelo Nuclear Winter Reappraised de 1986 de Starley Thompson y Stephen Schneider . [153] Esto se hizo en un esfuerzo por transmitir a sus lectores que, contrariamente a la opinión popular en ese momento, en la conclusión de estos dos científicos del clima, "sobre bases científicas, las conclusiones apocalípticas globales de la hipótesis inicial del invierno nuclear ahora pueden relegarse a un nivel de probabilidad cada vez más bajo". [152]
Sin embargo, un artículo de 1988 de Brian Martin en Science and Public Policy [150] afirma que, aunque Nuclear Winter Reappraised concluyó que el "invierno nuclear" entre Estados Unidos y la Unión Soviética sería mucho menos severo de lo que se pensaba originalmente, y los autores describieron los efectos más como un "otoño nuclear", otras declaraciones de Thompson y Schneider [154] [155] muestran que "se resistieron a la interpretación de que esto significa un rechazo de los puntos básicos planteados sobre el invierno nuclear". En el artículo de Alan Robock et al. de 2007, escriben que, "debido al uso del término 'otoño nuclear' por Thompson y Schneider [1986], aunque los autores dejaron en claro que las consecuencias climáticas serían grandes, en los círculos políticos la teoría del invierno nuclear es considerada por algunos como exagerada y refutada [por ejemplo, Martin, 1988]". [19] En 2007, Schneider expresó su apoyo tentativo a los resultados de enfriamiento de la guerra nuclear limitada (Pakistán y la India) analizada en el modelo de 2006, diciendo: "El sol es mucho más fuerte en los trópicos que en las latitudes medias. Por lo tanto, una guerra mucho más limitada [allí] podría tener un efecto mucho mayor, porque se está colocando el humo en el peor lugar posible", y "cualquier cosa que se pueda hacer para disuadir a la gente de pensar que hay alguna manera de ganar algo con un intercambio nuclear es una buena idea". [156]
La contribución del humo procedente de la ignición de vegetación viva no desértica, bosques vivos, pastos, etc., cerca de muchos silos de misiles es una fuente de humo que originalmente se supuso que era muy grande en el artículo inicial "Twilight at Noon", y también se encontró en la popular publicación TTAPS. Sin embargo, esta suposición fue examinada por Bush y Small en 1987 y descubrieron que la quema de vegetación viva solo podría contribuir muy levemente a la "producción total de humo no urbano" estimada. [12] El potencial de la vegetación para sostener la quema solo es probable si se encuentra dentro de un radio o dos de la superficie de la bola de fuego nuclear, que está a una distancia que también experimentaría vientos de explosión extremos que influirían en tales incendios. [157] Esta reducción en la estimación del riesgo de humo no urbano está respaldada por la publicación preliminar Estimating Nuclear Forest Fires de 1984, [12] y por el examen de campo de los años 1950-1960 de los bosques tropicales quemados en la superficie, destrozados pero nunca quemados en las islas circundantes desde los puntos de disparo en las series de pruebas Operation Castle [158] y Operation Redwing [159] [160] .
Un documento del Departamento de Seguridad Nacional de los Estados Unidos , finalizado en 2010, afirma que después de una detonación nuclear dirigida a una ciudad "si los incendios pueden crecer y fusionarse, podría desarrollarse una tormenta de fuego que estaría más allá de las habilidades de los bomberos para controlar. Sin embargo, los expertos sugieren que la naturaleza del diseño y la construcción de las ciudades modernas de los EE. UU. puede hacer que una tormenta de fuego furiosa sea poco probable". [167] El bombardeo nuclear de Nagasaki, por ejemplo, no produjo una tormenta de fuego. [168] Esto se observó de manera similar ya en 1986-1988, cuando se descubrió que la cantidad asumida de "carga de masa" de combustible (la cantidad de combustible por metro cuadrado) en las ciudades que sustentan los modelos de invierno era demasiado alta y crea intencionalmente flujos de calor que elevan el humo a la estratosfera inferior, sin embargo, las evaluaciones "más características de las condiciones" que se encuentran en las ciudades modernas del mundo real, habían encontrado que la carga de combustible, y por lo tanto el flujo de calor que resultaría de una quema eficiente, rara vez elevaría el humo mucho más alto que 4 km. [12]
Russell Seitz, asociado del Centro de Asuntos Internacionales de la Universidad de Harvard, sostiene que las suposiciones de los modelos de invierno dan resultados que los investigadores quieren lograr y es un caso de "análisis del peor de los casos fuera de control". [150] En septiembre de 1986, Seitz publicó "El fuego siberiano como guía de 'invierno nuclear'" en la revista Nature , en la que investigó el incendio siberiano de 1915, que comenzó a principios de los meses de verano y fue causado por la peor sequía en la historia registrada de la región. El incendio finalmente devastó la región, quemando el bosque boreal más grande del mundo , del tamaño de Alemania. Si bien se produjeron aproximadamente 8 ˚C de enfriamiento diurno en verano bajo las nubes de humo durante las semanas de quema, no hubo un aumento en las heladas nocturnas agrícolas potencialmente devastadoras. [169] Después de su investigación sobre el incendio siberiano de 1915, Seitz criticó los resultados del modelo de "invierno nuclear" por basarse en sucesivos eventos del peor de los casos:
La improbabilidad de que una serie de 40 lanzamientos de moneda de este tipo dé cara se acerca a la de una escalera real . Sin embargo, se lo representó como un "modelo unidimensional sofisticado", un uso que es oxímoron, a menos que se aplique a [el modelo británico Lesley Lawson] Twiggy . [149]
Seitz citó a Carl Sagan, y añadió un énfasis: " En casi cualquier caso realista que implique intercambios nucleares entre las superpotencias, es probable que se produzcan cambios ambientales globales suficientes para provocar un evento de extinción igual o más severo que el de finales del Cretácico, cuando se extinguieron los dinosaurios y muchas otras especies". Seitz comenta: "La ominosa retórica que se pone en cursiva en este pasaje pone incluso el escenario de 100 megatones [la tormenta de fuego original de 100 ciudades]... a la par de la explosión de 100 millones de megatones de un asteroide que impacta la Tierra. Esto [es] una exageración astronómica..." [149] Seitz concluye:
A medida que la ciencia avanzaba y se lograba una mayor sofisticación auténtica en modelos más nuevos y elegantes, los efectos postulados fueron decayendo. En 1986, estos efectos del peor de los casos se habían derretido de un año de oscuridad ártica a temperaturas más cálidas que los meses fríos en Palm Beach . Había surgido un nuevo paradigma de nubes dispersas y puntos fríos. La helada dura que alguna vez fue global se había retirado a la tundra del norte . La elaborada conjetura del Sr. Sagan había caído presa de la Segunda Ley menos conocida de Murphy : Si todo DEBE salir mal, no apuestes a que así sea. [149]
La oposición de Seitz provocó que los defensores del invierno nuclear emitieran respuestas en los medios de comunicación. Los defensores creían que era simplemente necesario mostrar sólo la posibilidad de una catástrofe climática, a menudo un escenario de peor caso, mientras que los oponentes insistían en que para ser tomado en serio, el invierno nuclear debería mostrarse como probable en escenarios "razonables". [170] Una de estas áreas de controversia, como lo dilucidó Lynn R. Anspaugh, es la cuestión de qué estación debería usarse como telón de fondo para los modelos de guerra de EE. UU. y la URSS. La mayoría de los modelos eligen el verano en el hemisferio norte como el punto de partida para producir el máximo levantamiento de hollín y, por lo tanto, el efecto invernal final. Sin embargo, se ha señalado que si el mismo número de tormentas de fuego ocurriera en los meses de otoño o invierno, cuando hay una luz solar mucho menos intensa para levantar hollín en una región estable de la estratosfera, la magnitud del efecto de enfriamiento sería insignificante, según un modelo de enero ejecutado por Covey et al. [171] Schneider admitió el problema en 1990, diciendo que "una guerra a fines del otoño o en invierno no tendría ningún efecto [de enfriamiento] apreciable". [148]
Anspaugh también expresó su frustración por el hecho de que, aunque se dice que un incendio forestal controlado en Canadá el 3 de agosto de 1985 fue provocado por los defensores del invierno nuclear, y que el incendio podría haber servido como una oportunidad para hacer algunas mediciones básicas de las propiedades ópticas del humo y la relación humo-combustible, lo que habría ayudado a refinar las estimaciones de estos datos críticos del modelo, los defensores no indicaron que se hubieran realizado tales mediciones. [171] Peter V. Hobbs , que más tarde obtendría con éxito financiación para volar y tomar muestras de las nubes de humo de los incendios de petróleo de Kuwait en 1991, también expresó su frustración por el hecho de que se le negara la financiación para tomar muestras de los incendios forestales canadienses y de otros bosques de esta manera. [12] Turco escribió un memorando de 10 páginas con información derivada de sus notas y algunas imágenes satelitales, afirmando que la columna de humo alcanzó los 6 km de altitud. [12]
En 1986, la científica atmosférica Joyce Penner, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, publicó un artículo en la revista Nature en el que se centraba en las variables específicas de las propiedades ópticas del humo y la cantidad de humo que quedaba en el aire después de los incendios de la ciudad. Encontró que las estimaciones publicadas de estas variables variaban tanto que, dependiendo de las estimaciones elegidas, el efecto climático podía ser insignificante, menor o enorme. [172] Las propiedades ópticas supuestas para el carbono negro en los artículos más recientes sobre el invierno nuclear de 2006 todavía se basan en las supuestas en simulaciones de invierno nuclear anteriores. [19]
John Maddox , editor de la revista Nature , emitió una serie de comentarios escépticos sobre los estudios del invierno nuclear durante su mandato. [173] [174] De manera similar, S. Fred Singer fue un crítico vocal de largo plazo de la hipótesis en la revista y en debates televisados con Carl Sagan. [175] [176] [12]
En una respuesta de 2011 a los artículos más modernos sobre la hipótesis, Russell Seitz publicó un comentario en Nature desafiando la afirmación de Alan Robock de que no ha habido un debate científico real sobre el concepto de "invierno nuclear". [177] En 1986 Seitz también sostiene que muchos otros son reacios a hablar por miedo a ser estigmatizados como " Dr. Strangeloves encubiertos "; el físico Freeman Dyson de Princeton, por ejemplo, afirmó: "Es una pieza de ciencia absolutamente atroz, pero me desespero de poner en claro el registro público". [149] Según Rocky Mountain News, Stephen Schneider había sido llamado fascista por algunos partidarios del desarme por haber escrito su artículo de 1986 "Nuclear Winter Reappraised". [152] El meteorólogo del MIT Kerry Emanuel escribió de manera similar en una reseña en Nature que el concepto de invierno es "famoso por su falta de integridad científica" debido a las estimaciones poco realistas seleccionadas para la cantidad de combustible que probablemente se queme y los modelos de circulación global imprecisos utilizados. Emanuel termina afirmando que la evidencia de otros modelos apunta a una importante limpieza del humo por la lluvia. [178] Emanuel también hizo una "objeción interesante" sobre cuestionar la objetividad de los defensores cuando se trata de fuertes opiniones emocionales o políticas que sostienen. [12]
William R. Cotton , profesor de Ciencias Atmosféricas en la Universidad Estatal de Colorado, especialista en modelado de física de nubes y cocreador del muy influyente [179] [180] y anteriormente mencionado modelo atmosférico RAMS , había trabajado en los años 1980 en modelos de precipitación de hollín [12] y había apoyado las predicciones hechas por su propio modelo y otros modelos de invierno nuclear. [181] Sin embargo, desde entonces ha invertido esta posición, según un libro coescrito por él en 2007, afirmando que, entre otras suposiciones examinadas sistemáticamente, se producirá mucha más precipitación/deposición húmeda de hollín de lo que se supone en los documentos modernos sobre el tema: "Debemos esperar a que se implemente una nueva generación de GCM para examinar cuantitativamente las posibles consecuencias". También revela que, en su opinión, "el invierno nuclear estuvo en gran medida motivado políticamente desde el principio". [2] [34]
Durante la Crisis de los Misiles de Cuba , Fidel Castro y el Che Guevara pidieron a la URSS que lanzara un primer ataque nuclear contra los EE. UU. en caso de una invasión estadounidense a Cuba. En la década de 1980, Castro estaba presionando al Kremlin para que adoptara una línea más dura contra los EE. UU. bajo el presidente Ronald Reagan , incluso defendiendo el uso potencial de armas nucleares. Como resultado directo de esto, un funcionario soviético fue enviado a Cuba en 1985 con un séquito de "expertos", quienes detallaron el efecto ecológico sobre Cuba en caso de ataques nucleares a los Estados Unidos. Poco después, relata el funcionario soviético, Castro perdió su anterior "fiebre nuclear". [182] [183] En 2010, Alan Robock fue convocado a Cuba para ayudar a Castro a promover su nueva visión de que la guerra nuclear provocaría el Armagedón. La conferencia de 90 minutos de Robock se transmitió más tarde en la estación de televisión controlada por el estado a nivel nacional en el país. [184] [185]
Sin embargo, según Robock, en lo que respecta a conseguir la atención del gobierno estadounidense y afectar la política nuclear, ha fracasado. En 2009, junto con Owen Toon , dio una charla en el Congreso de los Estados Unidos , pero no se consiguió nada de ella y el entonces asesor científico presidencial, John Holdren , no respondió a sus solicitudes en 2009 ni en el momento de escribir este artículo en 2011. [185]
En un artículo del "Boletín de los científicos atómicos" de 2012, Robock y Toon, que rutinariamente habían mezclado su defensa del desarme en las conclusiones de sus artículos sobre el "invierno nuclear", [19] argumentan en el ámbito político que los efectos hipotéticos del invierno nuclear requieren que la doctrina que suponen que está activa en Rusia y EE. UU., la " destrucción mutua asegurada " (MAD), debería ser reemplazada por su propio concepto de "destrucción autoasegurada" (SAD), [32] porque, independientemente de qué ciudades se quemen, los efectos del invierno nuclear resultante que ellos defienden serían, en su opinión, catastróficos. En una línea similar, en 1989 Carl Sagan y Richard Turco escribieron un documento de implicaciones políticas que apareció en Ambio que sugería que, como el invierno nuclear es una "perspectiva bien establecida", ambas superpotencias deberían reducir conjuntamente sus arsenales nucleares a niveles de " fuerza de disuasión canónica " de 100 a 300 ojivas individuales cada una, de modo que en "el caso de una guerra nuclear [esto] minimizaría la probabilidad de un invierno nuclear [extremo]". [189]
Una evaluación de inteligencia interinstitucional estadounidense originalmente clasificada de 1984 establece que tanto en los años 1970 como en los 1980 anteriores, los militares soviéticos y estadounidenses ya estaban siguiendo las " tendencias existentes " en la miniaturización de ojivas nucleares de mayor precisión y menor rendimiento. [190] Esto se ve al evaluar los paquetes de física más numerosos en el arsenal estadounidense, que en los años 1960 eran el B28 y el W31 , sin embargo, ambos rápidamente se volvieron menos prominentes con las series de producción en masa de los años 1970 del W68 de 50 Kt, el W76 de 100 Kt y en los años 1980, con el B61 . [191] Esta tendencia hacia la miniaturización, posibilitada por los avances en la guía inercial y la navegación GPS precisa , etc., estuvo motivada por una multitud de factores, a saber, el deseo de aprovechar la física del megatonelaje equivalente que ofrecía la miniaturización; de liberar espacio para colocar más ojivas MIRV y señuelos en cada misil. Junto con el deseo de seguir destruyendo objetivos endurecidos pero reduciendo al mismo tiempo la gravedad de los daños colaterales que se depositan en los países vecinos y potencialmente amigos. En lo que se refiere a la probabilidad de un invierno nuclear, el rango de posibles incendios provocados por radiación térmica ya se redujo con la miniaturización. Por ejemplo, el artículo más popular sobre el invierno nuclear, el artículo TTAPS de 1983, había descrito un ataque de contrafuerza de 3000 Mt en emplazamientos de misiles balísticos intercontinentales con cada ojiva individual teniendo aproximadamente un Mt de energía; sin embargo, poco después de la publicación, Michael Altfeld de la Universidad Estatal de Michigan y el politólogo Stephen Cimbala de la Universidad Estatal de Pensilvania argumentaron que las ojivas más pequeñas y precisas ya desarrolladas y desplegadas (por ejemplo, la W76), junto con alturas de detonación más bajas , podrían producir el mismo ataque de contrafuerza con un total de solo 3 Mt de energía. Continúan diciendo que, si los modelos de invierno nuclear resultan ser representativos de la realidad, entonces se produciría un enfriamiento climático mucho menor, incluso si existieran áreas propensas a tormentas de fuego en la lista de objetivos , ya que las alturas de fusión más bajas, como las explosiones superficiales, también limitarían el alcance de los rayos térmicos ardientes debido al enmascaramiento del terreno y las sombras proyectadas por los edificios, [192] mientras que también se producirían temporalmente precipitaciones mucho más localizadas en comparación con las explosiones en el aire.espoleta: el modo estándar de empleo contra objetivos no reforzados.
Esta lógica se refleja de manera similar en la evaluación de Inteligencia Interagencial de 1984, originalmente clasificada , que sugiere que los planificadores de objetivos simplemente tendrían que considerar la combustibilidad del objetivo junto con el rendimiento, la altura de la explosión, el momento y otros factores para reducir la cantidad de humo para protegerse contra la posibilidad de un invierno nuclear. [190] Por lo tanto, como consecuencia de intentar limitar el riesgo de incendio del objetivo reduciendo el alcance de la radiación térmica con espoletas para explosiones superficiales y subterráneas , esto dará como resultado un escenario en el que se forma la lluvia radiactiva local mucho más concentrada y, por lo tanto, más mortal, que se genera después de una explosión superficial, en oposición a la lluvia radiactiva global comparativamente diluida que se crea cuando las armas nucleares se espoletas en modo de explosión aérea. [192] [199]
Altfeld y Cimbala también argumentaron que la creencia en la posibilidad de un invierno nuclear en realidad haría más probable una guerra nuclear, contrariamente a las opiniones de Sagan y otros, porque serviría como motivación adicional para seguir las tendencias existentes , hacia el desarrollo de armas nucleares más precisas e incluso de menor rendimiento explosivo. [197] Como sugiere la hipótesis del invierno, la sustitución de las armas nucleares estratégicas en el rango de rendimiento de varios megatones, vistas entonces como Guerra Fría , por armas de rendimientos explosivos más cercanos a las armas nucleares tácticas , como el Penetrador Nuclear Robusto de Tierra (RNEP), protegería contra el potencial del invierno nuclear. Con las últimas capacidades del entonces, en gran medida todavía conceptual, RNEP, citado específicamente por el influyente analista de guerra nuclear Albert Wohlstetter . [200] Las armas nucleares tácticas, en el extremo inferior de la escala, tienen rendimientos que se superponen con las grandes armas convencionales y, por lo tanto, a menudo se las considera "como algo que difumina la distinción entre armas convencionales y nucleares", lo que hace que la perspectiva de usarlas sea "más fácil" en un conflicto. [201] [202]
En una entrevista en 2000 con Mikhail Gorbachev (el líder de la Unión Soviética de 1985 a 1991), se le planteó la siguiente declaración: "En la década de 1980, usted advirtió sobre los peligros sin precedentes de las armas nucleares y tomó medidas muy audaces para revertir la carrera armamentista", a lo que Gorbachov respondió: "Los modelos realizados por científicos rusos y estadounidenses mostraron que una guerra nuclear daría lugar a un invierno nuclear que sería extremadamente destructivo para toda la vida en la Tierra; el conocimiento de eso fue un gran estímulo para nosotros, las personas de honor y moralidad, para actuar en esa situación". [203]
Sin embargo, una evaluación de inteligencia interinstitucional de los Estados Unidos de 1984 expresa un enfoque mucho más escéptico y cauteloso, afirmando que la hipótesis no es científicamente convincente. El informe predijo que la política nuclear soviética sería mantener su postura nuclear estratégica, como su despliegue del misil SS-18 de alto peso de lanzamiento y que simplemente intentarían explotar la hipótesis con fines propagandísticos, como dirigir el escrutinio sobre la parte estadounidense de la carrera armamentista nuclear . Además, continúa expresando la creencia de que si los funcionarios soviéticos comenzaban a tomar en serio el invierno nuclear, probablemente les haría exigir estándares excepcionalmente altos de prueba científica para la hipótesis, ya que las implicaciones de la misma socavarían su doctrina militar , un nivel de prueba científica que tal vez no podría cumplirse sin experimentación de campo. [204] La parte no redactada del documento termina con la sugerencia de que los aumentos sustanciales en las reservas de alimentos de la defensa civil soviética podrían ser un indicador temprano de que el invierno nuclear estaba comenzando a influir en el pensamiento de la alta jerarquía soviética. [190]
En 1985, la revista Time señaló "las sospechas de algunos científicos occidentales de que la hipótesis del invierno nuclear fue promovida por Moscú para dar a los grupos antinucleares de los Estados Unidos y Europa munición fresca contra la acumulación de armas de los Estados Unidos". [205] En 1985, el Senado de los Estados Unidos se reunió para discutir la ciencia y la política del invierno nuclear. Durante la audiencia en el Congreso, el influyente analista Leon Gouré presentó evidencia de que tal vez los soviéticos simplemente se han hecho eco de los informes occidentales en lugar de producir hallazgos únicos. Gouré planteó la hipótesis de que la investigación y los debates soviéticos sobre la guerra nuclear pueden servir sólo a las agendas políticas soviéticas, en lugar de reflejar las opiniones reales de los líderes soviéticos. [206]
En 1986, el documento de la Agencia Nuclear de Defensa titulado Una actualización de la investigación soviética sobre el invierno nuclear y su explotación 1984-1986 trazó la mínima contribución de la investigación [de dominio público] sobre el fenómeno del invierno nuclear y el uso propagandístico soviético de dicho fenómeno. [207]
Hay algunas dudas sobre cuándo la Unión Soviética comenzó a modelar los incendios y los efectos atmosféricos de la guerra nuclear. El ex oficial de inteligencia soviético Sergei Tretyakov afirmó que, bajo las instrucciones de Yuri Andropov , la KGB inventó el concepto de "invierno nuclear" para detener el despliegue de misiles Pershing II de la OTAN . Se dice que distribuyeron a grupos pacifistas, al movimiento ecologista y a la revista Ambio desinformación basada en un falso "informe del fin del mundo" de la Academia Soviética de Ciencias por Georgii Golitsyn, Nikita Moiseyev y Vladimir Alexandrov sobre los efectos climáticos de la guerra nuclear. [208] Aunque se acepta que la Unión Soviética explotó la hipótesis del invierno nuclear con fines propagandísticos, [207] la afirmación inherente de Tretyakov de que la KGB canalizó desinformación a Ambio , la revista en la que Paul Crutzen y John Birks publicaron el artículo de 1982 "Crepúsculo al mediodía", no ha sido corroborada hasta 2009 [update]. [100] En una entrevista realizada en 2009 por el Archivo de Seguridad Nacional , Vitalii Nikolaevich Tsygichko (analista senior de la Academia Soviética de Ciencias y modelador matemático militar) afirmó que los analistas militares soviéticos estaban discutiendo la idea del "invierno nuclear" años antes que los científicos estadounidenses, aunque no usaron ese término exacto. [209]
Se han propuesto varias soluciones para mitigar los posibles daños que podría causar un invierno nuclear, si éste pareciera inevitable. Se ha atacado el problema desde ambos extremos: algunas soluciones se centran en prevenir el crecimiento de los incendios y, por lo tanto, limitar la cantidad de humo que llega a la estratosfera, y otras se centran en la producción de alimentos con una menor cantidad de luz solar, con la suposición de que los resultados de los análisis de los modelos de invierno nuclear en el peor de los casos resulten exactos y no se pongan en práctica otras estrategias de mitigación.
En un informe de 1967, las técnicas incluían varios métodos de aplicación de nitrógeno líquido, hielo seco y agua a los incendios provocados por armas nucleares. [210] El informe consideró intentar detener la propagación de los incendios mediante la creación de cortafuegos mediante la voladura de material combustible fuera de un área, posiblemente incluso utilizando armas nucleares, junto con el uso de quemas preventivas de reducción de riesgos . Según el informe, una de las técnicas más prometedoras investigadas fue la iniciación de la lluvia a partir de la siembra de tormentas de fuego masivo y otras nubes que pasaban sobre la tormenta de fuego en desarrollo, y luego estable.
En el libro Feeding Everyone No Matter What , bajo las predicciones del peor escenario de un invierno nuclear, los autores presentan varias posibilidades de alimentos no convencionales. Estas incluyen bacterias que digieren gas natural, siendo la más conocida Methylococcus capsulatus , que actualmente se usa como alimento en la piscicultura ; [211] pan de corteza , un alimento de hambruna de larga data que usa la corteza interna comestible de los árboles, y parte de la historia escandinava durante la Pequeña Edad de Hielo ; aumento de la fungicultura o de hongos como los hongos de miel que crecen directamente en madera húmeda sin luz solar; [212] y variaciones de la producción de biocombustibles de madera o celulósicos , que típicamente ya crea azúcares comestibles / xilitol a partir de celulosa no comestible, como un producto intermedio antes del paso final de la generación de alcohol. [213] [214] Uno de los autores del libro, el ingeniero mecánico David Denkenberger, afirma que los hongos teóricamente podrían alimentar a todos durante tres años. Las algas marinas, como los hongos, también pueden crecer en condiciones de poca luz. Los dientes de león y las agujas de los árboles podrían proporcionar vitamina C, y las bacterias podrían proporcionar vitamina E. Los cultivos de clima frío más convencionales, como las patatas, podrían recibir suficiente luz solar en el ecuador para seguir siendo viables. [215]
Para alimentar a partes de la civilización durante un invierno nuclear, sería necesario realizar grandes reservas de alimentos antes de que se produjera el desastre. Estas reservas deberían colocarse bajo tierra, a mayor altitud y cerca del ecuador para mitigar los rayos ultravioleta y los isótopos radiactivos de gran altitud. Las reservas también deberían ubicarse cerca de las poblaciones con más probabilidades de sobrevivir a la catástrofe inicial. Una consideración a tener en cuenta es quién patrocinaría el almacenamiento. "Puede haber un desajuste entre los más capaces de patrocinar las reservas (es decir, los ricos antes de la catástrofe) y los más capaces de utilizarlas (los pobres rurales antes de la catástrofe)". [216] El almacenamiento mínimo anual mundial de trigo es de aproximadamente dos meses. [217]
A pesar del nombre de "invierno nuclear", los fenómenos nucleares no son necesarios para producir el efecto climático modelado. [17] [31] En un esfuerzo por encontrar una solución rápida y barata a la proyección de calentamiento global de al menos 2 ˚C de calentamiento de la superficie como resultado de la duplicación de los niveles de CO2 en la atmósfera, a través de la gestión de la radiación solar (una forma de ingeniería climática), se ha estudiado el efecto subyacente del invierno nuclear como una posibilidad potencial. Además de la sugerencia más común de inyectar compuestos de azufre en la estratosfera para aproximarse a los efectos de un invierno volcánico, Paul Crutzen y otros han propuesto la inyección de otras especies químicas, como la liberación de un tipo particular de partículas de hollín para crear condiciones menores de "invierno nuclear". [218] [219] Según los modelos informáticos de umbral del "invierno nuclear", [3] [14] si se inyectan de uno a cinco teragramos de hollín generado por tormentas de fuego [30] en la estratosfera baja, se modela, a través del efecto antiinvernadero, que calentará la estratosfera pero enfriará la troposfera inferior y producirá un enfriamiento de 1,25 °C durante dos a tres años; y después de 10 años, las temperaturas globales promedio todavía serían 0,5 °C más bajas que antes de la inyección de hollín. [14]
Efectos climáticos similares al "invierno nuclear" siguieron a las erupciones históricas de supervolcanes , que expulsaron aerosoles de sulfato a gran altura en la estratosfera, lo que se conoce como invierno volcánico . [223] Los efectos del humo en la atmósfera (absorción de onda corta) a veces se denominan efecto "antiinvernadero", y un fuerte análogo es la atmósfera brumosa de Titán . Pollack, Toon y otros participaron en el desarrollo de modelos del clima de Titán a fines de la década de 1980, al mismo tiempo que sus primeros estudios sobre el invierno nuclear. [224]
De manera similar, se cree que los impactos de cometas y asteroides que han provocado la extinción también han generado inviernos de impacto por la pulverización de enormes cantidades de polvo de roca fina. Esta roca pulverizada también puede producir efectos de "invierno volcánico", si una roca que contiene sulfatos es golpeada en el impacto y es lanzada a gran altura por el aire, [225] y efectos de "invierno nuclear", en los que el calor de las eyecciones de roca más pesadas provoca incendios forestales regionales y posiblemente incluso globales. [226] [227]
Esta hipótesis global de "tormentas de fuego de impacto", apoyada inicialmente por Wendy Wolbach, H. Jay Melosh y Owen Toon, sugiere que como resultado de eventos de impacto masivo, los pequeños fragmentos de eyección del tamaño de granos de arena creados pueden reingresar meteóricamente a la atmósfera formando una manta caliente de escombros globales en el aire, potencialmente volviendo todo el cielo al rojo vivo durante minutos a horas, y con eso, quemando el inventario global completo de material carbonoso sobre el suelo, incluidas las selvas tropicales . [228] [229] Esta hipótesis se sugiere como un medio para explicar la gravedad del evento de extinción del Cretácico-Paleógeno, ya que el impacto de la Tierra de un asteroide de unos 10 km de ancho que precipitó la extinción no se considera lo suficientemente energético como para haber causado el nivel de extinción solo por la liberación de energía del impacto inicial.
Sin embargo, en años más recientes (2003-2013) Claire Belcher, [228] [230] [231] Tamara Goldin [232] [233] [234] y Melosh, quienes inicialmente habían apoyado la hipótesis, han cuestionado el invierno de tormenta de fuego global, [235] [236] y Belcher ha denominado a esta reevaluación el "debate de la tormenta de fuego del Cretácico-Paleógeno". [228]
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Las cuestiones planteadas por estos científicos en el debate son la baja cantidad percibida de hollín en el sedimento junto a la capa de polvo de asteroide de grano fino rica en iridio , si la cantidad de material expulsado que reingresó fue perfectamente global al cubrir la atmósfera y, de ser así, la duración y el perfil del calentamiento de reingreso, si fue un pulso térmico alto de calor o el calentamiento de " horno " más prolongado y por lo tanto más incendiario, [235] y finalmente, cuánto contribuyó el "efecto de autoprotección" de la primera ola de meteoros ahora enfriados en vuelo oscuro a disminuir el calor total experimentado en el suelo de las olas posteriores de meteoros. [228]
En parte debido a que el período Cretácico fue una era de alto oxígeno atmosférico , con concentraciones superiores a las actuales, Owen Toon et al. en 2013 criticaron las reevaluaciones que está experimentando la hipótesis. [229]
Es difícil determinar con éxito el porcentaje de contribución del hollín en el registro de sedimentos geológicos de este período proveniente de plantas vivas y combustibles fósiles presentes en ese momento, [237] de la misma manera que es difícil determinar la fracción del material encendido directamente por el impacto del meteorito.
cambios ambientales provocados por el humo de las tormentas de fuego.
+habría requerido 220 B-29 que transportaran 1200 toneladas de bombas incendiarias, 400 toneladas de bombas de alto poder explosivo y 500 toneladas de bombas de fragmentación antipersonal, si se hubieran utilizado armas convencionales, en lugar de una bomba atómica. Se habrían necesitado ciento veinticinco B-29 que transportaran 1200 toneladas de bombas (página 25) para aproximarse a los daños y las bajas en Nagasaki. Esta estimación presuponía un bombardeo en condiciones similares a las existentes cuando se lanzaron las bombas atómicas y una precisión de bombardeo igual a la media alcanzada por la Vigésima Fuerza Aérea durante los últimos 3 meses de la guerra
de la estratosfera probablemente no producirían óxidos de nitrógeno a una altitud lo suficientemente baja como para destruir una gran cantidad de ozono.
{{cite web}}: CS1 maint: others (link)liberan partículas de hollín para crear condiciones menores de "invierno nuclear"
Además de las inyecciones de azufre, se han propuesto otras especies químicas para su inyección en la estratosfera. Por ejemplo, se ha estudiado la inyección de partículas de hollín como consecuencia de un conflicto nuclear en escenarios de "invierno nuclear"... (p. 87)