Чрезвычайные события, такие как крупные извержения вулканов или ядерная война, могут вызвать (это традиционная формулировка в западной прессе - не обращайте внимания) внезапные глобальные климатические нарушения и повлиять на продовольственную безопасность. Глобальное вулканическое похолодание, вызванное аэрозолями серной кислоты в стратосфере, привело к сильному голоду и политической нестабильности после извержения Лаки в 1783 г. в Исландии, став одной из причин Великой французской революции, или извержения Тамбора в 1815 г. Для ядерной войны глобальное похолодание будет зависеть от мощности оружия, его количества и целей, кроме других атмосферных и географических факторов. В случае ядерной войны бомбы, нацеленные на города и промышленные районы, вызвали бы огненные бури, выбросив большое количество сажи в верхние слои атмосферы. Это вызовет десятилетние нарушения климата Земли, что повлияет на системы производства продуктов питания на суше и в океанах. В 1980-х проводились исследования воздействия ядерной зимы на глобальное с/х производство и наличие продовольствия в 15 странах, но теперь новая информация позволяет нам обновить эти оценки. Недавно в нескольких исследованиях были проанализированы изменения производства основных зерновых культур и морского рыболовства для различных сценариев региональной ядерной войны. Война между Индией и Пакистаном, которые в последнее время накапливают больше ядерного оружия с более высокой мощностью, может привести к выбросу в стратосферу 5–47 Тг сажи. Война между США, их союзниками и Россией, обладающими более чем 90% мирового ядерного арсенала, может привести к образованию более 150 Тг сажи и ядерной зиме. Хотя выбросы сажи в стратосферу в результате использования меньшего количества ядерного оружия будут иметь меньшие глобальные последствия, с началом ядерной войны может быть очень трудно ограничить эскалацию.
Сценарии, которые мы изучали, перечислены в Таблице 1. Каждый сценарий предполагает ядерную войну продолжительностью 7 дней, в результате чего количество и мощность ядерного оружия, показанные в таблице, будут производить разное количество сажи в стратосфере. Существует много сценариев войны, которые могут привести к аналогичным климатическим потрясениям, включая войны с участием других ядерных держав (Китай, Франция, Великобритания, Северная Корея и Израиль).
Табл. 1 Кол-во оружия = кол-во использованных БГ, выход = ср. мощность боеприпасов. Сценарий 5 Тг взят для ограниченной войны между Индией и Пакистаном в 2008 году; случаи 16–47 Tг взяты для войны между Индией и Пакистаном в 2025 году; 150 Тг предполагает
150 Тг предполагает атаки на Францию, Германию, Японию, Великобританию, США, Россию и Китай
В последнем столбце указано количество людей, которые будут голодать к концу 2-го года, когда остальная часть населения будет обеспечена минимальным количеством пищи, необходимой для выживания, при предполагаемом потреблении калорий в 1911 ккал на душу населения в день и коллапсе международной торговли.
Недавние катастрофические лесные пожары в Канаде в 2017 и в Австралии в 2019 и 2020 привели к образованию 0,3–1 Тг дыма (0,006–0,02 Тг сажи), который нагревался солнечным светом и поднимался в стратосферу. Дым разносился по всему миру и держался много месяцев. Это добавляет уверенности в наши симуляции, которые предсказывают тот же процесс после ядерной войны.
Здесь мы сосредоточимся на нарушении климата в результате ядерной войны, которая повлияет на глобальные системы производства продуктов питания на суше и в океанах. До сих пор отсутствует комплексная оценка воздействия всего спектра сценариев войны на производство продуктов питания как на суше, так и в океане.
Воздействие на урожай и продуктивность рыболовства
Используя модели климата, сельскохозяйственных культур и рыболовства, мы рассчитываем производство калорий для различных групп продуктов питания для каждого года. Климатические воздействия продлятся около 10 лет, но достигнут пика в первые несколько лет.
Изменения температуры поверхности (a), солнечной радиации (c) и осадков (e), усредненные по глобальным агрорегионам, и температуры поверхности моря (b), солнечной радиации (d) и продуктивности океанов (f) в соответствии с 6 сценариями загрязнения стратосферной сажей в течение 15 лет после ядерной войны. Правая ось Y представляет собой процентное изменение по отношению к базовой модели за последние 45 лет. Войны происходят 15 мая первого года, метки года указывают 1 января каждого года.
Для сравнения, во время последнего ледникового периода 20 000 лет назад средняя глобальная температура поверхности была примерно на 5 °C ниже, чем сейчас. Температура океана снижается меньше, чем для сельскохозяйственных регионов, из-за большой теплоемкости океана. Потери солнечной радиации океаном меньше, потому что большая его часть находится в Южном полушарии, где будет немного меньше дыма.
Среднее глобальное производство калорий снизилось на 7% через 1–5 лет после войны даже при самом маленьком сценарии (война Индии и Пакистана) и до 50% по сценарию 47 Тг. В случае 150 Тг сажи глобальное среднее производство калорий из сельскохозяйственных культур уменьшится примерно на 90% через 3–4 года после ядерной войны. Изменения приведут к катастрофическому нарушению продовольственных рынков, поскольку даже 7-% глобальное снижение урожайности превысит самую большую аномалию, когда-либо зарегистрированную с начала наблюдений Продовольственной и сельскохозяйственной организации (ФАО) ООН в 1961 году.
Изменения производства калорий для сельскохозяйственных культур и рыбы и изменение накопленного углерода в травах
Рыба является еще одним важным пищевым ресурсом, особенно с точки зрения обеспечения белком. Ядерная война приведет к сокращению улова, но это сокращение будет меньше, чем в случае земледелия, потому что сокращение первичной продуктивности океана — основы морской пищевой сети — является умеренным (с 3% при конфликте в 5 Тг до 37% в 150 Тг), а изменения температуры океана менее выражены. Наземное растениеводство преобладает в общем изменении производства калорий растениеводством и рыболовством вместе взятыми, потому что глобальное растениеводство дает в 24 раза больше сухого вещества, чем дикое рыболовство, а основные культуры дают примерно в 5 раз больше калорий, чем рыба. В целом морской промысел дает 0,5% от общего количества калорий, но 3,5% от среднего глобального запаса белка.
Средний глобальный состав рациона питания человека. a - по калориям, b- по белкам, c - использование вместе с продуктами рыб-ва (еда, корм скоту, промышленность, др.), d - современное использование продуктов растениеводства
17.6% потерь в растениеводстве впечатляют...
Ядерная зима порождает температурные ограничения для растений, что приводит к задержке физиологической зрелости и дополнительному холодовому стрессу. Сокращение калорий от сельского хозяйства и морского рыболовства имеет региональные различия с самым сильным снижением в северном полушарии. Даже в случае войны Индии и Пакистана многие регионы становятся непригодными для ведения сельского хозяйства на несколько лет. Например, в случае с 27 Tg в средних и высоких широтах северного полушария наблюдается снижение производства калорий более чем на 50%, а также сокращение улова рыбы на 20–30%. Обладающие ядерным оружием страны в средних и высоких широтах (Китай, Россия, США, Франция, Северная Корея и Великобритания) будут потреблять калорий меньше на 30-86%, а в более низких широтах (Индия, Пакистан и Израиль) снижение составляет менее 10%. Воздействия на воюющие страны, вероятно, будут определяться локальными проблемами, такими как разрушение инфраструктуры, радиоактивное заражение и сбои в цепочке поставок, поэтому приведенные здесь результаты применимы только к косвенным последствиям в удаленных местах.
Влияние на общее потребление калорий человеком
51 % калорий в мире приходится на зерновые, 31 % — на овощи, фрукты, корнеплоды, клубнеплоды и орехи и 18 % — на продукты животного происхождения и связанные с ними продукты, из которых 7 % приходится на рыбу, а на долю морского дикого улова - 3%. Зерновые культуры и рыба обеспечивают почти половину этих калорий и 40% белка. Мы предполагаем, что международная торговля продуктами питания приостановлена, поскольку страны-экспортеры продуктов питания прекращают экспорт, чтобы прокормить себя. Кроме того, мы рассмотрели три реакции общества: 1) наличие домашнего скота, 2) частичная гибель домашнего скота и 3) его отсутствие. Сценарий реагирования, представляющий собой минимальную адаптацию к вызванному климатом сокращению производства продуктов питания, это когда люди продолжают содержать домашний скот в обычном режиме.
Нет домашнего скота. Ответ представляет собой сценарий, при котором животноводство (включая молочные продукты и яйца) и аквакультура не поддерживаются после первого года коллапса, а та продукция растениеводства, которая ранее использовась в качестве корма для скота, теперь идет для питания людей. Кроме того, усиливается давление рыболовства, моделируемое пятикратным увеличением цен на рыбу. Подобные реакции имели место в Новой Англии в «год без лета» после извержения вулкана Тамбора в 1815 г. Несмотря на то, что изменения температуры были меньше, чем смоделированные здесь в любом из сценариев ядерной войны, неурожай вынудил фермеров продать свой скот, потому что они не могли его прокормить, и в их рацион была добавлена рыба.
Конечные продукты производства биотоплива (биодизель и этанол) составляют 0,5 % продуктов на растительной основе, которые могут быть перепрофилированы в пищу в виде растительного масла (~1,8 % от общего количества пищевых калорий) и алкоголя (3,4 % от общего количества пищевых калорий).
Среднемировой объем бытовых отходов составляет около 20% калорий. Если предположить, что после ядерной войны бытовых отходов станет на 50 % или на 100 % меньше (за счет их вторичного употребления в пищу), эти лишние калории станут доступными.
Национальные последствия потери калорий зависят от количества залежных пахотных земель, регионального климата, численности населения.
Здесь мы сосредоточимся на двух уровнях потребления калорий: потребление калорий для поддержания нормальной физической активности и потребление калорий ниже основного уровня метаболизма (также известное как расход энергии в состоянии покоя). Эти два уровня варьируются в зависимости от состава и физической активности населения. Потребление пищи ниже первого уровня не позволит человеку поддерживать нормальную физическую активность (никакой выживальщины) и при этом удерживать свой вес, а уровень ниже основного обмена вызовет быструю потерю веса даже при сидячей активности и, таким образом, быстро приведет к смерти. При очень ограниченной ядерной войне между Индией и Пакистаном (5 Тг) в большинстве стран наблюдается снижение потребления калорий по сравнению с уровнем 2010 года, но все еще достаточное для поддержания веса. При более широком применении ЯО в большинстве стран средних и высоких широт начинается сильный голод.
Потребление пищи (ккал на душу населения в день) на 2-й год после конфликта
На левой карте показан статус потребления калорий национального производства в 2010 г. без учета международной торговли; левый столбец — случай наличия домашнего скота; средняя колонка — случай частичного животноводства, где 50% корма для скота используется в пищу людьми, а остальные 50% по-прежнему используются для кормления скота; правая колонка - домашний скот ликвидирован. Все карты предполагают отсутствие международной торговли и равномерное распределение общего количества калорий внутри каждой страны. Зеленые регионы означают, что потребление продуктов питания может поддерживать текущую физическую активность в этой стране; области, выделенные желтым цветом, - это потребление калорий, которое заставит людей похудеть, и будет поддерживаться только сидячая физическая активность; области, выделенные красным цветом, указывают на то, что ежедневное потребление калорий будет меньше, чем необходимо для поддержания основного уровня метаболизма (также называемого расходом энергии в состоянии покоя), и, таким образом, приведет к смерти после того, как человек исчерпает энергетические запасы своего тела в виде накопленного жира и расходуемой мышечной массы. 150 Тг + 50% отходов — это половина бытовых отходов, добавляемых к продуктам питания, а 150 Тг + 100% отходов — это употребление в пищу всех бытовых отходов.
Согласно сценарию 150 Tg, в большинстве стран потребление калорий будет ниже, чем расход энергии в состоянии покоя. Единственным исключением является Австралия. После прекращения международной торговли пшеница обеспечивает почти 50% потребляемых калорий в Австралии (производство риса, кукурузы и сои в Австралии составляет менее 1% от производства пшеницы). Новая Зеландия также испытает меньшее воздействие, чем другие страны.
Среднее глобальное потребление калорий в послевоенное время предполагает, что резкое региональное сокращение может быть в некоторой степени преодолено за счет торговли, но равное распределение продуктов питания в глобальном масштабе, вероятно, будет серьезной проблемой. В случае с наличием домашнего скота, если продукты питания будут равномерно распределены по миру, а бытовые отходы составят 20%, как в 2010 г., при сценарии 5 Тг каждому хватит еды для поддержания нормальной физической активности; если бы количество бытовых отходов сократилось с 20% до 10%, дополнительные калории поддержали бы всех при сценарии 16 Тг; и если бы не было бытовых отходов, то даже в случае 27 Тг каждый потреблял бы достаточное количество калорий для выживания. В самом оптимистичном сценарии — 100%-ное кормление сельскохозяйственными культурами людей, полное потребление бытовых отходов в пищу и справедливое глобальное распределение продовольствия — в случае 47 Тг производства продуктов питания хватило бы на всех. Предполагая, что международная торговля прекратилась, а продовольствие было распределено оптимально внутри каждой страны так, что максимальное количество людей получает калории для поддержания своего веса и нормальной физической активности, можно рассчитать процент населения, которое может быть поддержано. Даже в этом случае при 150 Тг в большинстве стран к концу 2-го года выживет менее 25% населения.
В 2020 году от недоедания во всем мире страдали от 720 до 811 млн человек, несмотря на то, что производства продуктов питания было более чем достаточно, чтобы прокормить большее население мира. Таким образом, вполне вероятно, что распределение продовольствия будет несправедливым как между странами, так и внутри них.
Потребление и % популяции, которые смогут получать нормальное кол-во калорий на 2-й год после войны
На правой части схемы показан процент мирового населения, которое могло бы поддерживаться, хотя и с недостаточным весом, за счет внутреннего производства продуктов питания в конце 2-го года после ядерной войны, если бы они получали калории, поддерживающие их обычную физическую активность, при условии, что остальное население не получит еды в случаях наличия домашнего скота и частичного домашнего скота. Синяя линия показывает процент населения, которое может быть пропитано текущим производством продовольствия, когда производство продовольствия не меняется, но международная торговля остановлена.
В случае региональной ядерной войны большие части мира могут страдать от голода — даже с учетом компенсирующего поведения, рассматриваемого в этой статье. Использование сельскохозяйственных культур, скармливаемых скоту, в качестве пищи для человека может компенсировать потери продовольствия на местном уровне, но окажет ограниченное воздействие на общее количество продовольствия, доступного в мире, особенно при больших выбросах атмосферной сажи, когда рост кормовых культур и продуктивность пастбищ будут серьезно нарушены. Сокращение бытовых пищевых отходов может помочь в случае небольших ядерных войн, но не в случае более крупных ядерных войн из-за значительного сокращения общего производства. Особенно сильное снижение урожая произойдет в основных странах-экспортерах, таких как Россия и США.
Наш анализ потенциального воздействия ядерной войны на продовольственную систему не затрагивает некоторые аспекты проблемы, оставляя их для будущих исследований. Во всех вариантах мы не учитываем сокращение населения из-за прямой или косвенной смертности и снижения рождаемости. Изменение общего количества и состава населения повлияет на доступную рабочую силу, производство и распределение калорий. Кроме того, мы не рассматриваем адаптацию управления, такую как альтернативные источники пищи - грибы, морские водоросли, метановый одноклеточный белок, насекомые, водородный одноклеточный белок и целлюлозный сахар. Хотя альтернативные источники продовольствия могли бы уменьшить негативное воздействие ядерной войны, было бы сложно вовремя осуществить все мероприятия, чтобы повлиять на доступность продовольствия.
Текущие запасы продовольствия (наверняка кто-нибудь вспомнит про Госрезерв и консервы) могут уменьшить дефицит в 1-й год, но окажет малое влияние на 2-й год. Адаптация в рыболовстве также не рассматривается, например, изменения в использовании отходов. Так же не рассматриваются доступность топлива, удобрений и инфраструктуры для производства продуктов питания после войны, воздействие повышенного ультрафиолетового излучения на производство продуктов питания и радиоактивное загрязнение.
Хотя этот анализ сосредоточен на калориях, людям также потребуются белки и микроэлементы, чтобы пережить последующие годы дефицита пищи. Широкомасштабное использование альтернативных пищевых продуктов, способных вырасти в условиях практически полного отсутствия света и в холоде, не рассматривалось, но могло бы стать спасительным источником продовольствия в чрезвычайных ситуациях, если бы такие производственные системы работали.
В заключение следует отметить, что пониженное освещение, глобальное похолодание и вероятные торговые ограничения после ядерных войн станут глобальной катастрофой для продовольственной безопасности. Негативное воздействие возмущений климата на общую продукцию растениеводства не может быть компенсировано животноводством и водной пищей. В результате ядерной войны между Индией и Пакистаном может погибнуть более 2 млрд человек, а в результате войны между США и Россией — более 5 млрд человек. Приведенные здесь результаты еще раз подтверждают заявление президента США Рональда Рейгана и генерального секретаря СССР Михаила Горбачева, сделанное в 1985 году, а также заявление, сделанное президентом России Владимиром Путиным и президентом США Джо Байденом в 2021 году о том, что «ядерную войну невозможно выиграть, и ее никогда нельзя вести».
Lili Xia, Alan Robock, Kim Scherrer, Cheryl S. Harrison, Benjamin Leon Bodirsky, Isabelle Weindl, Jonas Jägermeyr, «Global food insecurity and famine from reduced crop, marine fishery and livestock production due to climate disruption from nuclear war soot injection», Nature Food, 15 августа 2022.
