Моделирование немыслимого: модели показывают резкое падение производства продовольствия в ядерную зиму
Ядерная зима — теоретическая концепция, описывающая климатический сценарий после крупномасштабной ядерной войны, когда дым и сажа от огненных бурь блокируют солнечный свет, что приводит к резкому падению глобальных температур и уничтожению большей части сельского хозяйства. Ядерная зима может длиться более десяти лет, потенциально приводя к повсеместному голоду для выживших после взрывов.
Исследователи из Университета штата Пенсильвания смоделировали, как различные сценарии ядерной зимы могут повлиять на глобальное производство кукурузы — самой широко возделываемой зерновой культуры в мире. Они также предложили подготовить «наборы для устойчивости сельского хозяйства» с семенами быстрорастущих сортов, лучше адаптированных к низким температурам, чтобы смягчить последствия ядерной зимы или природных катастроф, таких как извержения вулканов.
В статье, опубликованной в Environmental Research Letters, сообщается, что уровень падения урожая кукурузы будет варьироваться в зависимости от масштаба конфликта.
- Региональная ядерная война, выбросившая около 5.5 млн метрических тонн сажи в атмосферу, может снизить мировое годовое производство кукурузы на 7%.
- Крупномасштабная глобальная война с выбросом 165 млн метрических тонн сажи может привести к падению годовых урожаев кукурузы на 80%.
Всего в исследовании было смоделировано шесть сценариев ядерной войны с разным количеством выбросов сажи. Кукуруза была выбрана как репрезентативная культура для прогнозирования судьбы сельского хозяйства в целом.
Исследователи использовали агроэкосистемную модель Cycles, которая позволяет проводить крупномасштабное, высокодетализированное многолетнее моделирование роста сельскохозяйственных культур, отслеживая циклы углерода и азота в системе почва-растение-атмосфера.
«Мы смоделировали производство кукурузы в 38 572 локациях при шести сценариях ядерной войны возрастающей тяжести», — пояснил первый автор исследования Юнин Ши.
Помимо эффекта от сажи, моделировалось увеличение УФ-Б излучения, достигающего поверхности Земли в условиях ядерной зимы. Это излучение может повреждать ДНК растений, вызывать окислительный стресс и снижать фотосинтез. По оценкам учёных, пик этого воздействия наступит через 6–8 лет после глобальной войны и может дополнительно сократить производство кукурузы на 7%, доведя общее падение в наихудшем сценарии до 87%.
«Взрыв и огненный шар атомных взрывов производят оксиды азота в стратосфере, — объяснил Ши. — Присутствие оксидов азота и нагрев от поглощающей сажи могут быстро разрушить озоновый слой, увеличив уровень УФ-Б излучения на поверхности Земли».
Исследование показало, что переход на сорта сельскохозяйственных культур, способные расти в более прохладных условиях с более коротким вегетационным периодом, может увеличить глобальное производство на 10% по сравнению с отсутствием адаптации. Однако доступность семян таких культур может стать серьёзной проблемой — «узким местом для адаптации».
Предлагаемое решение — заранее подготовить «наборы для устойчивости сельского хозяйства», содержащие семена сортов, адаптированных к конкретным регионам и климатическим условиям, способных выживать при более низких температурах.
«Эти наборы помогут поддерживать производство продовольствия в нестабильные годы после ядерной войны, пока восстанавливаются цепочки поставок и инфраструктура», — отметил ведущий разработчик модели Армен Кеманиан.
Исследователи подчеркивают, что подобные катастрофы могут быть вызваны не только ядерной войной, но и, например, мощными вулканическими извержениями. Такие исследования заставляют осознать хрупкость биосферы.