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Forscher simulieren nukleare Kriegskatastrophe

Forscher simulieren nukleare Kriegskatastrophe

27.02.2011, 14:04 Uhr | Von Markus Becker, Spiegel Online

Forscher simulieren nukleare Kriegskatastrophe. Pakistanischer Test einer ballistischen Rakete (Foto: dpa)

Pakistanischer Test einer ballistischen Rakete (Foto: dpa)

Ein Atomkrieg zwischen regionalen Mächten wie Indien und Pakistan wäre ein Desaster - und zwar für den gesamten Planeten. Forscher haben jetzt mit neuen Klimamodellen die Folgen eines solchen Konflikts berechnet: Das Ergebnis ist noch alarmierender als bei früheren Simulationen.

Es war das Horrorszenario des Kalten Krieges: Im Falle eines Atomkriegs zwischen den USA und der Sowjetunion wären nicht nur die Gebiete beider Supermächte verwüstet - die gesamte Menschheit könnte ausgelöscht werden. Riesige Waldflächen und Hunderte Großstädte würden brennen, Millionen Tonnen Staub, Ruß und andere Aerosole in die Atmosphäre gelangen. Die Folge wäre eine dramatische Abkühlung der Erde, die katastrophale Ernteausfälle zur Folge hätte. Zu den vielen Millionen Menschen, die den Atombomben unmittelbar zum Opfer fielen, käme eine ungeheure Zahl weiterer Todesopfer durch Kälte und Nahrungsmittelknappheit.

Die Theorie vom nuklearen Winter sorgte für Entsetzen, als sie 1982 von John Birks und dem späteren Chemienobelpreisträger Paul Crutzen erstmals vorgestellt wurde. Doch schon bald wurde sie heftig kritisiert und von anderen Wissenschaftlern als übertrieben gebrandmarkt. Das Ende des Kalten Krieges und die Abrüstungsbemühungen der USA und Russlands ließen den nuklearen Winter endgültig wie ein gebanntes Schreckgespenst aus vergangenen Zeiten aussehen.

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Das ist eine gefährliche Fehleinschätzung, wie Wissenschaftler jetzt erklären. Aktuelle Berechnungen bestätigen demnach, dass schon ein vergleichsweise kleiner, regionaler Atomkrieg katastrophale globale Folgen hätte. Dabei geht es nicht nur um teils drastische Temperaturstürze, sondern auch um die Zerstörung der globalen Ozonschicht, was am Boden für extreme UV-Strahlungswerte sorgen würde.

Neues und besseres Rechenmodell

Schon 2008 hatte Michael Mills vom National Center for Atmospheric Research in Boulder (US-Bundesstaat Colorado) gemeinsam mit Kollegen einen Atomkrieg zwischen Pakistan und Indien am Computer simuliert. Jetzt hat sich der Forscher mit moderneren Rechenmodellen erneut an die Arbeit gemacht. Das Ergebnis: Die Folgen eines solchen Atomkonflikts wären noch gravierender als bisher angenommen.

Mills und seine Kollegin Julia Lee-Taylor haben das "Whole Atmosphere Community Climate Model" (WACCM) angewandt, das - anders als das vor drei Jahren benutzte Modell - nicht nur die Atmosphäre betrachtet. "Es ist mit vollständigen Ozean-, Meereis- und Landeis-Modellen gekoppelt", sagt Mills jüngst bei der Jahrestagung des weltgrößten Forscherverbands AAAS in Washington. "Und es besitzt eine viermal höhere Auflösung."

Die Grundannahme ist die gleiche wie vor drei Jahren: Indien und Pakistan zünden insgesamt 100 Atombomben mit einer Sprengkraft von jeweils 15 Kilotonnen TNT, das entspricht der Stärke der Hiroshima-Bombe. Die Folge wäre nicht nur der Tod vieler Millionen Menschen. Aus den brennenden Städten würden rund fünf Millionen Tonnen Ruß bis in die Stratosphäre steigen. Zunächst treibe die enorme Hitze großflächiger Feuersbrünste den Dreck in die Höhe, anschließend würden die dunklen Partikel von der Sonne erhitzt. So steigen in der Simulation 80 Prozent des Rußes in Höhen von bis zu 60 Kilometer auf.

Eine ähnliche Katastrophe, wenn auch eine wesentlich kleinere, hat es in der jüngeren Geschichte bereits gegeben: Als 1815 der Vulkan Tambora in Indonesien ausbrach und gewaltige Mengen an Asche und Gasen in die Erdatmosphäre blies, sanken die Temperaturen in Europa und Nordamerika deutlich. Im sogenannten Jahr ohne Sommer vernichteten Kälte und Frost die Ernten, in vielen Ländern kam es zu Hungersnöten.

Folgen wären jahrelang zu spüren

Die Klimafolgen eines Atomkriegs aber würden wesentlich länger andauern, befürchten die Wissenschaftler. Die Dreckpartikel aus den brennenden Städten "halten sich wesentlich länger in der Atmosphäre als beispielsweise vulkanische Aerosole", sagte Luke Oman von der US-Weltraumbehörde Nasa bei der AAAS-Tagung. "Selbst nach zehn Jahren sind noch große Mengen in der Stratosphäre enthalten."

Andere Forscher, die nicht an den aktuellen Arbeiten beteiligt waren, halten die neuen Berechnungen für stichhaltig. "Das sind sehr starke Ergebnisse", sagt Guy Brasseur, Direktor des Climate Service Centers in Hamburg. Das WCAMM sei eines der besten Klimamodelle der Welt. Auch hätten Mills und Lee-Taylor die chemischen Prozesse in der Atmosphäre "sehr detailliert" berechnet, indem sie mehr als 100 Spurengase berücksichtigt hätten. Zwar sei es immer problematisch, wenn man "große Störungen" wie einen Atomkrieg in ein Klimamodell einspeise - "aber WCAMM schafft das", sagt Brasseur. Auch Daniela Jacob vom Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie hält die Ergebnisse für "sehr plausibel".

Der neue Rechenlauf - dessen Ergebnisse bisher noch nicht in einem Fachblatt publiziert wurden - kommt wie der alte zu dem Ergebnis, dass die Niederschläge im globalen Durchschnitt um knapp zehn Prozent sinken würden. Die Temperatur aber würde laut Mills noch deutlich stärker fallen: Statt um 1,2 Grad Celsius, wie 2008 berechnet, werde sich die Erdoberfläche im weltweiten Mittel auf Jahre hinaus um fast zwei Grad abkühlen. In Nordeuropa könnte es den Berechnungen zufolge sogar bis zu vier Grad kälter werden. Der Rückgang des Niederschlags wiederum betreffe vor allem Länder in den Tropen - in diesen Punkten waren sich beide Simulationen einig.

Mills und Lee-Taylor haben erstmals auch den teils extremen Anstieg schädlicher UV-Strahlung auf der Erdoberfläche berechnet, der durch die Zerstörung der Ozonschicht nach einem Atomkrieg zu erwarten wäre.

Wie die Erhitzung der Atmosphäre die Ozonschicht zerstört

Die Entstehung des Ozons hängt entscheidend von den Temperaturen in der Stratosphäre ab. Die würden durch die dunklen Aerosole, die aus brennenden Wäldern und Städten aufsteigen, den Berechnungen zufolge extrem ansteigen: im globalen Mittel um 30 bis 40 Grad Celsius, "stellenweise sogar um bis zu 100 Grad", sagt Mills im Gespräch mit Spiegel Online. Derzeit liegen die Temperaturen im Bereich der Ozonschicht bei etwa Null Grad. "Die Folge der Erwärmung wäre nahezu ein globales Ozonloch." Kaum irgendwo auf der Welt läge die Ozondichte noch oberhalb dessen, was man jährlich im Frühjahr über der Antarktis misst.

Der UV-Index (UVI), ein Maß für die sonnenbrandwirksame Strahlung am Boden, würde schlicht nicht mehr ausreichen - auch nicht für gemäßigte Klimazonen wie Europa. Derzeit reicht die Skala von Null (für geringe Belastung) bis "11+". US-Behörden warnen in diesem Fall vor einem "extremen Risiko von Gesundheitsschäden", sollte man sich schutzlos der Sonne aussetzen.

Mills und Lee-Taylor haben berechnet, dass der UV-Index nach einem Atomkrieg an einem wolkenlosen Juni-Sommertag in London bei 11 läge, in Washington bei 14, in anderen Regionen der USA sogar bei 20. Zum Vergleich: Heute wird selbst am Äquator und im Hochgebirge ein UVI von höchstens 15 erreicht, in London liegt er an einem sonnigen Junitag bei 6.

Forscher fürchten DNA-Schäden in Pflanzen

Solche Strahlungswerte bedeuten nicht bloß, dass Menschen Hüte und Sunblocker benutzen müssten. Insbesondere die Pflanzenwelt würde schwere Schäden davontragen. So ist bekannt, dass starke UV-B-Strahlung Gewächse verkümmern lässt und Schäden im Erbgut verursacht, die sich bei länger andauernder Belastung anhäufen können. Dieser Effekt dürfte zusammen mit der teils drastischen Abkühlung und den ausbleibenden Niederschlägen verheerende Folgen für die Landwirtschaft haben, glauben die Forscherteams.

Auch an den Meeren ginge die erhöhte Strahlung nicht spurlos vorüber, wie frühere Studien ahnen lassen. Sie verringert beispielsweise die Aktivität des pflanzlichen Planktons, der Grundlage der Nahrungskette in den Meeren. Zudem hat die UV-Strahlung schädliche Wirkungen auf junge Fische, Schalentiere und andere Organismen, die sich nahe der Wasseroberfläche aufhalten.

Die Auswirkungen auf die Erträge der Fischerei dürften gravierend sein, warnt Mills - auch wenn er betont, dass noch niemand die genauen Folgen für die globale Nahrungsmittelproduktion berechnet habe. Alan Robock von der Rutgers University wagt deutlichere Prognosen: "Der globale Lebensmittelhandel würde zusammenbrechen", so der Klimaforscher. Zwar wäre kein voll ausgeprägter nuklearer Winter zu befürchten - dafür aber "Klimaveränderungen, wie es sie seit Menschengedenken nicht gegeben hat".

"Von den Menschen gäbe es anschließend weniger"

All das wird in den Berechnungen von 100 Atombomben à 15 Kilotonnen TNT verursacht - das ist weniger als ein Tausendstel der global verfügbaren nuklearen Vernichtungskraft. Die neue Studie zeigt laut Mills, dass schon der Begriff "regionaler Atomkrieg" in die Irre führe - "weil ein solches Ereignis definitiv globale Folgen hätte".

Spekulation bleibt indes, ob es realistisch ist, dass Pakistan und Indien im Kriegsfall jeweils 50 Atomwaffen einsetzen würden. Doch Entwicklungen wie das iranische Nuklearprogramm haben die Unsicherheiten eher vergrößert, sagt Georgij Stentschikow von der King-Abdullah-University of Science and Technology in Saudi-Arabien. Beobachter befürchten, dass eine iranische Atombombe zur nuklearen Bewaffnung weiterer Nahost-Staaten führen würde. "Käme es in dieser Region zu einem Atomkrieg, kann man nicht wissen, wer auf wessen Seite steht", so der Forscher. Niemand könne vorhersagen, welche Städte am Ende brennen würden."

Langfristige Folgen für das gesamte globale Klimasystem hätte das vermutlich nicht, meint Robock - bis auf eine Ausnahme. "Die Menschen sind der größte Faktor beim Klimawandel, und von ihnen gäbe es anschließend weniger."


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