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仍�1英里以上的尘埃和烟云都处在大部分大气层以下，而高度在10英里以上的尘埃和烟云则位于大气层主体部分之上。在后者的情况下，被尘埃和烟云（以及它们已经加热的空气分子）反射回地面的红外辐射能将被大气层所充分吸收，与前者，即尘埃和烟云处于低空时所造成的地面温度相比要冷得多。附录例A介绍了在两种极端情况下，尘埃和烟云使日光变暗程度不同时，简要计算地表温度的方法，也介绍了中间情况下的计算方法。应该说，这种中间情形对核冬天更具有代表性。在这种情形中，尘埃和烟云被设想为既不是在大气层之上，也不是在大气层之下，而是穿过大气层的主体部分来扩散。这说明，处在低水平高度上的尘烟云层即便遮断全部直射阳光，地球的平均气温也不过下降24℃（43F）。然而，若是遮断全部阳光的尘烟云处在高空，地球的平均温度就可能下降大约75℃。而作为中间的，更为现实的情形则是，当所有阳光都被尘烟云所吸收时，温度最多下降46℃（83F）。核冬天的测算表明，直接照射的阳光将变暗，平均来说，变化幅度将处于正常值的35％～0。0001％之间，随爆炸的原子弹数量、攻击目标的类型、以及产生的核尘烟云的数量而定。附录显示对高空的尘烟云来说，既便是在35％的可见阳光透射到地面上来的乐观情况下，地面平均温度也将下降39℃（70F）；而低空的尘烟云则仅仅使温度下降14℃（25F）；而在中间情形下，附录表明温度将下降26℃（47F）。TTAPS的科学家在进行详细计算的考虑到了许多被附录A所忽略了的因素。首先，我们必须考虑到现有的各种不同类型的微粒吸收或分散（反射）阳光的程度；其次，他们的模型还考虑到了穿行于大气中的核尘埃的实际分布。TTAPS的科学家们发现，在基线情况下，一场核战争后的头两个星期里，大陆内陆的地面平均气温大约要下降35℃（63F），在三个月左右的时间里，温度不可能回升到冰点以上。正像我们将会看到的，这将给世界上大多数动植物带来灾难性的影响。在另一种极端但同样也有可能发生的情况下，温度在几星期之后估计会下降50℃（90F）或低于零下40℃（－40F），并将持续数月之久。在上述这些更为严重的情况下，在一场核屠杀之后，要想指望温度回升到冰点以上，没有一年的时间是根本不可能的。
对地球气候的影响
上面提到的对温度的预测仅仅考虑了光照的消失对地面温度的直接影响，也可以被看作是对处于中纬度的内陆地区气温发生影响的典型情况。然而，地球上每一天和各个具体地区的实际气候的形成则是非常复杂的，它们要取决于大气和海洋的循环。地球表面约有70％为海洋所覆盖，其平均深度超过2英里。海洋的储热能力之大，可由下列事实说明，这就是，即便地球在一年里都照不到阳光，海水的平均温度也仅仅下降1℃（2F）。因此，海洋可以使温度不至发生大的变化。同样海洋还起着调节由太阳热能的增减所引起的陆地温度变化的作用，这种调节作用是通过海洋洋流的大规模循环来实现的。洋流把来自热带的温暖水流分别向南北高纬度地区输送。我们这些居住在英国的人是这些大规模循环之一的墨西哥湾流的直接受益者。在墨西哥暖流和常见西风的共同作用下，英国比它处的纬度位置相同的地区的温度平均要高9℃（16F）。陆地与海洋，赤道与极地之间气温的差异，同样也在地球大气中形成一个巨大的循环，这就是风。这些风也起着平衡和调节气温的作用。例如，照射到赤道地区地面的太阳能的平均值是地球其它地区日照量的两倍。如果全部转换成当地温度，那么赤道地区的平均气温就不是实际测量到的25℃～30℃（77F～86F），而是67℃（153F）。实际情况之所以不是这样，是因为大气层的下部（对流层）中大规模不稳定的对流使暖空气沿垂直方向爬升，并能把处在高纬度的冷空气带到低纬度地区来。在热带地区，大气层中这种大规模的循环被称作“哈德莱环流圈”。
每当太阳西落，夜幕降临时，大地开始变得凉爽起来。地球上内陆地区的气温主要是由直射到地面上的日光能决定的。这些地区昼夜的温差是10℃～15℃（18F～27F）。另一方面，在沿海地区，如英国的大部地区，昼夜的平均温差仅为4℃或5℃（9F）。在季节的温差变化中，我们也可发现类似于内陆和沿海地区的差别。例如，美国内地冬至那一天（12月22日）的平均气温要比夏至那一天（6月22日）大约低35℃（63F），而在英国，同样情况下温差仅仅为10℃（18F）。
那么，核冬天是怎样改变气候的呢？这是一个非常复杂、还不能作出圆满回答的问题。科学家们已经成功地制造出了全球气候高度简化的计算机模拟系统，它可以再现世界各地平均天气的主要特征。苏英两国科学小组，把笼罩北纬地区上空的核尘烟云层对气候可能产生的影响的各种数据输入到计算机模拟系统中，并对具体结果进行了测算，结果证实了气候将发生剧烈的变化。美国方面的研究，是由在科罗拉多博尔德的国家大气研究小心（NCAR）的考特·科维尔、斯蒂芬·什奈德、斯达利·汤姆森等人进行的。他们认为，假定的情况并不像TTAPS设定的基线情况那么严重，并在这场假设的核战争后，对其引起的变化跟踪了三个星期。他们发现，一场夏季核战争10天之后，地球气温平均将下降15℃～20℃（27F～36F），北半球的大部分地区，尤其是北美和苏联的温度远远低于冰点。苏联方面的研究主要是由莫斯科苏联科学院计算中心大气研究室的负责人弗拉基米尔·阿列克赛德洛夫及其同事进行的。他们的研究结论比TTAPS所设定的基线情况还要严重，并对温度变化跟踪达一年多。他们认为，核战40天后，从北纬30度到北纬60度地区，气温将平均下降15℃（27F）到20℃不等。北半球的广大地区，在核战争后的第一个月里，气温将下降30℃～40℃（54F～72F），甚至在8个月之后，北半球平均气温仍然比正常值低10℃（18F）。同时，这个模型的一个重要的测算告诉我们：大气温度的变化必然大幅度地降低对流层顶的高度，从而使气流相对稳定、云雨难以生成的同温层扩展到比通常低得多的高度，这样一来，尘埃和烟云微粒就不可能像TTAPS科学家们所设想的那样快的从大气层中被雨雪冲洗掉，从而有可能使“核冬天”进一步延长。
遗憾的是，上述这种大气中核尘烟云对气候影响的模拟还不能测试出大气环流对云的作用。尤其是它们还不能解答一个关键问题，即尘烟云层是否能跨越赤道上空（假设南半球没有核打击目标），并且覆盖全球。但已经有明显的迹象表明，在热带地区，正常形式的大气环流将遭到破坏。通常在春季或夏季，赤道上空热空气上升，然后分为两股空气流，一股向北流动，一股向南流动，构成了热带大气环流模式，这就是我们在前面提到过的“哈德莱环流圈”。在美国国家大气研究中心进行的一场北半球春季核战争模拟试验中，这种环流模式被破坏了，而且产生了单环流，它使北半球气流上升，穿越赤道，然后在南纬地区下降。这充分说明，南半球亦将在一场核战争后的数周内被尘埃和烟云所笼罩。在其它季节里，尘埃和烟云将会以更加不规则的方式穿过赤道，但其结果将是一样的。
但是，国家大气研究中心这项特殊的模拟所包括的仅仅是大气环流中的尘埃和烟云的循环情况；况且斯达利·汤姆森在研究报告（《气候的改变》，1984年6月）中也指出：“当预测同时也考虑到尘埃进入同温层这个因素时，‘哈德莱循环圈’的模式就不会被破坏。”这样，南半球在核冬天中的命运仍然是个未解决的问题。
苏联方面所进行的全球环流模拟试验表明：在核战争的40天后，英国和西欧的气温可能下降15℃～25℃（27F～45F），8个月后，仅仅下降约5℃（9F）。一些地区，如西班牙的温度可能会回升到正常状态。上述数字表明，这些地区的春季或夏季将会变成严寒的冬季，而冬季则成为北极的冬天。既然欧洲的大部分地区在一场全面核战争中将遭受毁灭性杀伤，而且核爆炸的放射剂量在这些地区将达到无法忍受的程度，因此，对一小部分幸存者和生命体来说，核冬天就是对它们的最后扫荡。同时，全球气候格局的剧烈变化意味着像英国这样的靠近海岸的国家将遭到可怕的飓风的袭击，它将使核战争幸存者的岌岌可危的处境更为严重。
对核冬天假说的检验
很显然，要想对充满恐怖预言的核冬天假说进行验证，途径只有一个，只是由于核战略家和我们的政治领袖们热衷于打一场核战争因而不去考虑和采取这种途径。然而不管怎样，以上预测中使用计算机模拟系统对与此相关的现象，如火星尘爆和地球上的火山爆发进行测试和计算，毕竟是检验核冬天假说的一个现实可行的途径。事实上，甚专在TTAPS科学家们想到核战争对气候的影响之前，他们就已经对火星尘爆问题进行研究了。这种尘爆现象是在1971年“水手9号”飞船飞行计划实施期间，第一次引起他们的注意的。因为这艘宇宙飞船环绕火星飞行，所以他们能够对这个行星的表面温度和稀薄的大气温度进行测量。结果发现，当火星上发生尘爆时，这种尘爆遮盖了整个星体，其温度较平时要低，而使该星球的大气温度比通常要高。这完全在预料之中，因为尘埃吸收太阳的辐射，使本身变暖，而使星球表面冷却。他们建造的计算机模拟系统能精确地再现他们观测到的现象。随后，他们决定将注意力转向地球上的有关现象，开始研究火山喷发时的尘埃对地球温度下降的影响。计算机模拟试验表明，在一次大的火山喷发之后，地球平均气温下降的幅度很少，典型的情况是气温下落0。5℃～1℃。迄今为止，有关的最详细的记述和研究要属墨西哥的埃尔奇诺恩火山了。它在1982年3月末和4月初喷发。虽然这还不算是一次大规模的、猛烈的火山喷发，但它却非同寻常地将大量的火山灰抛入同温层。科学家们已经运用卫星和地面上的激光测距技术来观察尘埃屏幕的变化。他们还采集尘埃样品，并监测尘烟云下的温度变化。这股尘烟云在火山喷发的数星期内扩展蔓延笼罩了整个地球。这项研究仍在继续进行当中。
诚然，对核冬天的预测要比上述任何一种情况都要严重得多。然而，他们的试验已经表明，计算机模拟系统可以精确地模拟出进入星球大气层的尘烟所导致的后果。在将来，我们期望能看到更复杂的模拟核冬天演变的计算机系统，它们将能解答许多现在还无法回答的难题。在后面的第五章中，我将探讨有关核冬天预测中的一些疑难点。
第四章 地球上的生命面临存亡的危机
核冬天对庄稼和植物的影响
在一场核战争中，熊熊的烈火和放射性尘埃会使庄稼和植物遭到巨大的破坏。纽约长岛美国布鲁黑文国家实验室的研究工作阐明了辐射现象对植物的影响。如果将一个大辐射源置于一