核战争不太可能导致人类灭绝？

许多人声称，一场全面的核战争很可能导致人类灭绝。我对这个问题进行了深入调查，得出的结论是，即使是全面的核交换(1%)也不太可能导致人类灭绝。

我所说的全面战争，是指美国、俄罗斯和中国等世界大国之间利用每个国家的全部武器库进行的核交换。今天的核弹头总数(1.4万枚)明显少于冷战高峰期的7万枚。虽然今天不太可能从核战争中消失，但如果部署更多的弹头或武器设计发生重大变化，可能会变得更有可能。

根本没有足够的核弹头用动能直接杀死所有人，而且很可能永远也不会有。世界上大约有1.4万枚核武器，让我们假设它们的平均当量约为100万吨。这是一个保守的猜测，实际平均值大概接近10万吨。用一枚100万吨的弹头，你可以产生一个覆盖3平方公里的火球，以及一个中等压力波，可以击倒155平方公里的大多数住宅。前者杀死几乎所有人，后者杀死相当比例的人，但不是所有人。让我们保守一点，假设压力波会杀死半径内的所有人。14,000*155=217万平方公里。纽约大都市区面积为8,683平方公里。因此，世界上所有的核武器都可以摧毁大约250个纽约大都会地区。这太多了！但距离还不够近，即使有人故意试图同时袭击所有人群。地球总陆地面积为5.101亿平方公里。据估计，城市面积约为2%，即1020万千米。²由于核武器可能摧毁的总面积约为217万千米，远远小于人类居住面积的下限1020万千米，因此，应该基本上不存在人类因动力破坏而灭绝的风险。

动力破坏不会导致人类灭绝的更明显的原因是，核国家一次只威胁一个或几个国家，而不是整个世界的人口中心。即使北约国家、俄罗斯和中国同时开战，非洲、南美和其他中立地区也不会受到任何动力损害。

辐射不会杀死所有人，因为没有足够的武器，而他们的辐射会集中在一些地区，而完全不在其他地区。即使在受影响最严重的地区，尘埃产生的致命辐射也会在几周内降至可存活的水平。

这里值得注意的是，在半衰期的长短和放射性核素释放的能量之间存在内在的权衡。半衰期越短，释放的能量越多，半衰期越长，释放的能量越少。现代核武器产生的尘埃非常致命，但只能持续几天到几周。

让我们试一试我们用来计算动能伤害的相同计算方法，看看一次旨在优化杀戮所有人的冲击波的攻击是否会成功。再次使用Nukemap，我将使用每小时100拉德的尘埃轮廓。400拉德被认为足以杀死50%的人，所以每小时100拉德可能会杀死大多数没有在某种避难所里的人。我们需要改用地爆引爆，而不是空爆引爆，因为地爆产生的尘埃要大得多。一次1Mt的地面爆炸将产生大约8000平方公里/小时的100拉德的面积。好的，再乘以14,000枚弹头，我们得到的面积是1.12亿平方公里。那可是一大笔钱啊！它仍然比地球上约5.101亿平方公里的陆地面积少，但比大约1020万平方公里的城市空间大得多。据推测，这足以覆盖每一个人类居住的地方，所以原则上讲，用现有核武器的辐射杀死每个人都是可能的。

在实践中，用现有的核武库通过辐射杀死所有人几乎是不可能的，即使它们是明确针对这一目的的。第一个原因是，后果模式非常不均衡。地面爆炸后，尘埃被风吹走。一些地区将遭受重创，一些地区几乎不会受到辐射的影响。即使大多数人口聚集地都被覆盖，少数地区几乎肯定会逃脱。

另外两件事使辐射灭绝变得不太可能。许多国家，特别是南半球的国家，根本不太可能受到核辐射的太大影响。由于这些国家中的大多数可能在冲突中保持中立，而不是靠近交战国家，它们应该相对安全，不会受到影响。虽然尘埃可能会扩散数百公里，但它仍然不会到达相隔更远的地方。到达高层大气的尘埃最终会回落，但通常是在致命放射性时期之后。另一个缓解因素是，在典型的核战争计划中，地面爆炸通常仅限于硬化的目标，而空中爆炸更倾向于人口和工业中心。这是因为空气爆炸使破坏性压力波的大小最大化。空中爆炸几乎不会对地面造成致命影响，因此在战争场景中，不在军事目标下风向的人群很可能不会受到最严重的辐射影响。

防止辐射灭绝的最后一道屏障就是人和放射源之间的大量物质，换句话说，就是尘埃掩体。几周后，地面爆炸产生的尘埃中的放射性核素将衰减到人类可以在避难所外生存的地步。世界上存在许多尘埃掩体，用一把铲子、一些地面和一些木板就可以在一两天内轻松地建造更多的尘埃掩体。即使地面爆炸产生的致命放射性尘埃覆盖了所有的人口中心，许多人仍然可以在庇护所里生存下来。

如果不讨论两个因素：核电站和放射性武器，核武器引发的辐射灭绝的风险是不完整的。我只会简要介绍这些，但它们都不会对结论有太大改变。

核电厂可能会成为核武器的目标，以产生更长的半衰期，但单位时间的能量更少，从而产生大量的放射性尘埃。这里最令人担忧的是，核电站和乏燃料场含有的放射性物质比核导弹所能携带的要大得多。危险主要来自于扩散本已具有很强辐射性的乏或未用核燃料。这带来的风险需要更长的分析，但简而言之，尽管对核电站或储存燃料的地点进行核武确实会产生一些相当长期的辐射，但仍将集中在相对较小的区域。幸运的是，即使是一次核爆炸也最多也不会将核燃料扩散到几百公里以外。让一些国家的地区被乏核燃料覆盖将是可怕的，但这并不会太大地增加灭绝的风险。

放射性武器是一种核武器，旨在最大限度地扩大致命辐射的扩散，而不是破坏性的后果。从灭绝的角度来看，特别令人担忧的是，它们可以被设计成产生持续释放辐射水平的尘埃，使一个地区在几个月到几年内无法居住。这类放射性武器的杀伤力要慢一些，但它们仍能杀人。原则上，放射性武器可以用来杀死地球上的每一个人。然而，在实践中，适用于标准核武器的同样限制也适用于为持久核辐射而优化的武器，以及一些额外的限制。

放射性武器不会产生比标准弹头更多的尘埃，它们只会产生不同特征的尘埃。因此，覆盖地球表面每一处地方所需的放射性武器数量将非常昂贵(可能与现有最大的核武库一样昂贵)，而且没有军事用途。与标准核武器相比，它们在销毁和死亡方面的效率较低，这可能是放射性武器从未被开发或大规模部署的原因。这使得它们成为一个持续的理论问题，但在不久的将来不会成为一个生死存亡的风险。一个令人担忧的事态发展是，俄罗斯声称已经开发出一种大当量(100mt)的潜水式核武器，并暗示它可以被用作放射性武器，但即使这是真的，它也不太可能被大规模部署。

人类因核武器灭绝的大部分风险来自灾难性气候变化、核冬天的风险，这是由于核爆炸产生的次要影响。然而，即使在大多数全面核交换的情况下，由此产生的气候效应也不太可能导致人类灭绝。

A)在罗伯克等人描述的发生严重核冬天的情况下，一些人类很可能会存活下来。B)罗伯克集团的模型可能高估了风险c)核战争规划者意识到核冬季风险，并可以将这些风险纳入他们的目标计划

在深入研究每一个主题之前，有必要先了解一下核冬季研究的背景。上世纪80年代，一群大气科学家提出了一种假设，即核战争将在燃烧的城市中引发大规模火暴，将颗粒物高高抛入大气层，导致灾难性的降温，这种降温将持续数年。许多人发现，这种影响可能是可能的，而且在风险存在的情况下，几十年来一直没有被注意到，这一点令人震惊。一些科学家还认为，所提出的效应过于强烈，或者根本不太可能发生。直到几年前，如果你只看同行评审的文献，你会发现只有预测核战争的严重核冬天影响的论文。可以理解的是，许多人认为这是科学共识。不幸的是，这歪曲了科学界对核战争风险的不确定状态。尽管这是一个事关存亡的重要话题，但关于这个话题的论文一直很少(大概只有15篇)，大多出自一组研究人员之手。我很高兴Robock、Toon和其他人花了他们职业生涯的大部分时间来研究核冬季效应，他们的模型在估计核战争造成的潜在气候变化方面很有用。然而，随着时间的推移，我越来越不相信罗伯克模型在很大程度上是正确的。关于我为什么改变主意，请看下面的B节。然而，我对核战争产生强烈降温效应的可能性相当不确定，而且仍然相当担心可能出现的严重降温，即使这种事件导致物种灭绝的风险很小。

关于全面核交换的潜在冷却效应的最新、最详细的模型来自于Robock等人在这里发现的《用现代气候模型和当前的核武库重新审视核冬天：仍然是灾难性的后果》。这种模式的影响是严重的。在150Tg的情况下，一年后，北半球的夏季气温降低了10-30摄氏度。赤道(5摄氏度)的影响没有那么严重，但基本上世界上所有地方都受到了影响。最有可能的结果是大多数人饿死。许多人也会冻死，但饥饿可能是最大的风险。即使在这个模型中，似乎在赤道地区，一些农业仍然是可能的，足以让一些人生存下来。10-15年后，世界上大多数地区的农业将有可能在产能下降的情况下实现。

卡尔·舒尔曼(Carl Shulman)问这篇论文的作者之一卢克·阿曼(Luke Oman)，论文中讨论的150Tg核冬天情景会导致人类灭绝的可能性，他给出的答案是“在万分之一到十万分之一之间”。这让我觉得很有道理，尽管一种专家观点并不能代替深入的分析。与阿曼的问答包含了他对这一评估的理由。

需要两种不同的分析来计算核冬天导致人类灭绝的可能性。第一个是对核战争可能导致的气候变化的分析，第二个是人类群体对这些气候变化的适应能力。我还没有看到对后者的深入分析，但我认为这样的评估是值得的。但我自己的猜测是，人类有能力在比核冬天情景下预测的更严重的气候变化中生存下来。即使在史前时代，人类对气温剧烈变化的抵抗力也比其他大多数哺乳动物都要强，这从我们的全球范围就可以看出这一点。虽然大多数农业的丧失可能会杀死地球上的大多数人，但现代技术将使一些人得以生存。目前世界上存在着巨大的粮食储备，其中一些很可能会被小团体没收和保护，从而提供足够维持数年的食物。虽然即使是这些拥有食品店的人群也不足以维持10-15年的生存，但这样的食品店会让群体有时间适应新的食物来源。ALLFED组织已经探索了许多可以在核战争或其他大规模太阳活动中断的情况下维持人类生存的替代食物来源，我预计在发生这样的灾难时，极有必要推动发现更多的食物来源。

核冬天模型最简单：核爆炸→城市火焰→城市火暴→将黑碳送入高层大气→黑碳在高层大气中持续存在，反射阳光并导致大规模冷却。

为了产生效果，每一步都是必需的。如果核战争在城市引发大规模火灾，但不会导致释放颗粒物的大火，那么长期的降温就不会发生。其中一些步骤比其他步骤更容易建模。根据我对文献的阅读，最大的不确定性涉及核攻击后城市燃烧的动态，以及

很难知道这在多大程度上做到了这一点。核战争计划是保密的，据我们所知，美国目前的核战争计划在某些情况下确实针对城市，但在另一些情况下不针对城市。然而，除了所有公开的材料外，国防机构还可以获得我们平民没有的机密信息和模型。我相信，核战争策划者已经深入思考了核战争带来的气候变化风险，尽管我不知道他们的结论或官僚限制。在其他条件相同的情况下，对这些风险的了解使军事规划者不太可能意外地导致人类灭绝。

这篇文章讨论了核武器导致人类灭绝的三种看似合理的机制。其中一种机制，核冬天，直到20世纪80年代才被描述出来，这一事实很好地提醒人们存在未知未知的可能性。虽然核试验提供了有关这些武器影响的信息，但试验环境与战争环境有很大不同。巨大的模型不确定性依然存在。鉴于核战争最大的生存威胁似乎来自气候影响，看到更多的研究人员研究核战争对气候的影响以及不同人类群体的适应能力，那将是一件很棒的事情。

似乎有几种干预措施可以降低核战争带来的生死存亡风险。在政策层面，最大的核大国承诺不以大多数城市为目标，将降低意外杀人的风险。提高最有能力挺过核冬天的人类人口的最大弹性能力也将使人类不那么容易受到核冬天的影响，还可以保护人类免受其他生死存亡的威胁。

托比·奥德在《悬崖：生存风险和人类的未来》一书中对核战争的灭绝风险进行了量化评估。

美国和俄罗斯在全大气中对核战争的核冬季反应社区气候模式第四版和戈达德空间研究所模式。

区域核武器交换的气候影响：基于详细来源计算的改进评估。

评论Reisner等人的“区域核武器交换的气候影响：基于详细来源计算的改进评估”。

Https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/2019JD030777回复了罗伯克等人的评论。关于“区域核武器交换的气候影响：基于详细来源计算的改进评估”

经济和作物模型的比较：核战争对气候和农业的影响