核保有国の地政学的緊張が高まる中、科学者たちは核戦争が世界に及ぼす影響をモデル化している。
2025年、カシミール地方をめぐり、インドとパキスタンの緊張が高まる中、物語は始まる。あるテロリストがインド国内を襲撃すると、インドは戦車をパキスタンとの国境に向かわせる。パキスタンは侵攻軍に対する武力行使として、小型核爆弾を数発爆発させることを決定する。
翌日、インドが自国の原爆を爆発させ、数日後には数十の軍事目標、そして数百の都市への空爆が始まった。この爆発で何千万人もの人々が命を落とした。
その恐ろしいシナリオは、ほんの始まりに過ぎない。焼却された都市の煙は大気圏に達し、地球を煤煙で覆い、太陽の光をさえぎる。そして、地球は深い寒気に覆われる。カリフォルニアから中国まで、何年にもわたって作物は枯れ続け、世界中で飢饉が発生した。世界各地で飢饉が発生した。
このような厳しい未来像が、核戦争が世界の気候をどのように変化させるかについての最新の研究によって示された。この研究は、「核の冬」に関する長年の研究に基づいている。つまり、何千もの爆弾が米国とロシアの間を飛び交うような大規模な核戦争の後には、地球が激しく冷え込むと研究者は予想している。しかし、もっと小規模の核戦争が起こる可能性もあり、その場合は世界中に壊滅的な影響を及ぼす可能性がある。
今週、研究者たちは、インドとパキスタンの核戦争が起きると、数十カ国で作物が不作になり、10億人以上の食糧供給が壊滅的な打撃を受ける可能性があると報告している1。また、核の冬が到来すれば、海洋の化学的性質が劇的に変化し、サンゴ礁やその他の海洋生態系がおそらく壊滅的な打撃を受けるであろうことも明らかにされた2。これらの結果は、核兵器による紛争が、海から大気、陸上や海洋の生物に至るまで、地球システム全体にどのような影響を及ぼすかを理解するための、これまでにない包括的な取り組みから生まれたものである。
科学者がこうした事柄を理解しようとするのは、核の脅威が増大しているからだ。北朝鮮からイランに至るまで、各国は核戦力を増強している。そして、米国を含むいくつかの国は、軍備管理の取り組みから手を引いている。「核の冬」を引き起こすリスクについて研究しているニューヨークのグローバル・カタストロフィック・リスク研究所のセス・バウム所長は、「核戦争が環境に及ぼす影響を知ることは、政策立案者が脅威を評価するのに役立つ」と指摘する。核の冬を引き起こすリスクを研究しているセス・ボーム氏（ニューヨーク）は「どのような事態が起こりうるか、詳細を明らかにすることは、意思決定を助ける上で貴重だ」と指摘する。
冷戦時代の予測
核の冬の研究は、冷戦時代に米国とソ連が全面的な攻撃に備えて何万発もの核弾頭を備蓄していたことから始まった。指導者たちの好戦的なレトリックに憂慮した科学者たちは、1980年代に、核爆発による最初の恐ろしい死の後、核戦争が地球をどのように変化させるかについてシミュレーションを始めた3,4。米国の惑星科学者でありコミュニケーターでもあるカール・セーガンなどの研究者は、焼却された都市からの煙が太陽光を遮り、地球の大部分が夏でも数ヶ月間、深い凍結状態に陥ると説明した4。その後の研究では、この予測はやや緩和され、劇的な冷却は見られないとされた5。しかし、ソ連の指導者ミハイル・ゴルバチョフは、核の冬を一つの要因として、ソ連の核兵器を削減するように促した。
1991年にソ連が崩壊した後、世界の核兵器の備蓄は減り続けた。しかし、何千もの核弾頭が現存し、核保有国になる国が増える中、核戦争や核の冬は依然として脅威であると主張する研究者もいる。彼らは、米ソの全面的な消滅よりも小規模な核戦争の結果を研究することにシフトしている。
コロラド大学ボルダー校の大気物理学者で、セーガンの学生時代から核の冬の研究に取り組んできたブライアン・トゥーン氏は、「インドとパキスタンの戦争の可能性もある」と指摘する。両国は約150個の核弾頭を保有し、昨年、自爆テロでインド軍数十人が死亡した紛争地カシミール地方に多大な投資をしている。「不安定な状況だ」とトゥーンさんは言う。
インドとパキスタンは1998年に核実験を行い、地政学的な緊張が高まっていることを浮き彫りにした。トゥーンは2000年代半ばまでに、両国が広島型原爆を100発発射し、約2100万人を殺傷するというシナリオを考えていた。彼はまた、ニュージャージー州ニューブランズウィックにあるラトガース大学の大気科学者、アラン・ロボックとも連絡を取った。彼は、核の冬と同じように火山噴火が気候を冷却することを研究している。NASAの最新の気候モデルを使って、焼却された都市から立ち上る煤が地球をどのように周るかを計算した。暗く寒い地球上のいたるところで、農作物は減少していくだろう。
しかし、このテーマに関する出版が相次いだ後、RobockとToonとその同僚たちは、研究を継続するための資金を見つけるのに苦労した。そしてついに2017年、世界的な大災害リスクに関する研究を支援するサンフランシスコの民間団体「オープン・フィランソロピー・プロジェクト」から、300万米ドル近い助成金を獲得した。
その目的は、最初の暴風雨とその煙の広がりから、農業や経済への影響まで、核の冬のすべての段階を分析することだった。「私たちは初めて、これらの断片をまとめた」とロボックは言う。
このグループは、いくつかのシナリオを検討した。その範囲は、世界の核兵器の大部分を含む米露戦争（1億5000万トンの煤煙を大気中に放出）から、100発の弾頭を持つインドとパキスタンの紛争（500万トンの煤煙を発生）6までである。核爆弾が爆発してから3年後、地球の気温は、最初のシナリオでは10℃以上下がり、最後の氷河期の気温を上回ったが、2番目のシナリオでは1℃強しか下がらないだろう。
ToonとRobockらは、2017年にカナダのブリティッシュ・コロンビア州で発生した大規模な山火事の観測結果を用いて、燃えている都市からの煙が大気中にどれだけ高く舞い上がるかを推定した7。山火事では、太陽光によって煙が加熱され、科学者が予想するよりも高く舞い上がり、大気中に長く滞留することがわかった。同じ現象が核戦争後に起こるかもしれないと、ロボックは言う。
カリフォルニア大学バークレー校の地球物理学者で核兵器政策の専門家であるレイモンド・ジャンロズ氏は、このような推定を取り入れることは、核の冬に何が起こるかを理解する上で重要なステップであると言う。「これはモデルのクロスチェックに最適である」と彼は言う。
また、巨大な山火事との比較は、起こりうる影響の規模に関する論争の解決に役立つかもしれない。ニューメキシコ州のロスアラモス国立研究所のチームは、ロボックのグループが、都市を燃やした場合に発生する煤煙の量と煙の高さを過大評価していると主張している8。
ロスアラモス研究所のグループは、独自のモデルを使って、インドとパキスタンが広島サイズの爆弾を100個爆発させた場合の気候への影響をシミュレートした。その結果、トゥーンとロボックが報告したよりも、大気圏上層部に到達する煙がはるかに少ないことが判明した。ロスアラモス研究所のチームは、空を暗くする煤が少ないため、気候の変化はずっと穏やかで、核の冬もないことを計算した。
両者の違いは、暴風雨が消費する燃料の量と、その燃料がどのように煙に変わるかをどのようにシミュレートするかに集約される。ロスアラモス研究所のチームを率いる物理学者ジョン・ライスナー氏は、「核兵器が爆発した後、事態は非常に複雑になる」と言う。「核兵器が爆発した後の状況は非常に複雑である。煤煙がどの程度発生する可能性があるのか、より良い感触を得ることができたと思う。ライズナー氏は、現在、カナダの山火事についても研究しており、彼のモデルが、焼却中の森林からどれだけの煙が大気中に侵入するかをどの程度再現できるかを調べているところである。
ロボックと彼の同僚たちは、ジャーナルに反論している9。特に、ロスアラモス研究所のチームは、人口密度の高い都市ではなく、緑豊かな空間の燃焼をシミュレートしたと言っている。
暗黒の海
そのような議論がある一方で、ロボック氏のグループは、核爆発による様々な影響を示す結果を発表している。
コロラド大学ボルダー校の海洋学者であるチームメンバーのニコル・ロヴェンダスキーは、「このような研究は初めてである」と言う。トゥーンが最初にこのプロジェクトの話を持ちかけたとき、彼女は「確かに殺伐としたテーマのように思えた」と言う。しかし、彼女はこの研究がどのように展開されるのかに興味を持った。彼女は普段、核の冬のような急激な冷却ではなく、徐々に温暖化する世界で海がどのように変化するかを研究している。
Lovenduskiたちは、主要な気候モデルを使って、米露戦争シナリオを検証した。「これは、地球システム全体に打撃を与えるという、ハンマーのようなケースである」と彼女は言う。核戦争から1〜2年後には、地球規模の冷却が海洋の炭素吸収能力に影響を与え、海洋のpHが急上昇することを彼女は発見した。これは、海が大気中の二酸化炭素を吸収し、海水が酸性になる現在とは逆の現象である。
また、海水中のアラゴナイトという鉱物は、海洋生物が自分の周りに殻を作るのに必要なものであるが、これがどうなるのかも研究した。核戦争後2〜5年で、冷たく暗い海はアラゴナイトの含有量が減り始め、生物は危険にさらされるだろうと、研究チームは報告している2。
このシミュレーションでは、南西太平洋やカリブ海など、サンゴ礁が生息する地域でアラゴナイトが最も大きく変化していた。このことは、サンゴ礁の生態系が、温暖化と海水の酸性化によってすでにストレス下にあり、核の冬に特に大きな打撃を受ける可能性があることを示唆している。「このような海洋システムの変化は、これまで誰も考えもしなかったことだ」とロベンダスキーは言う。
そして、海洋への影響はそれだけではない。ラトガース大学の大学院生ジョシュア・クープによれば、核戦争から数年以内に、「ニュークリア・ニーニョ」が太平洋を荒らすという。これは、エル・ニーニョと呼ばれる現象をターボチャージしたものである。米露の核戦争が起きると、暗い空が貿易風を逆流させ、東太平洋に水が溜まる。エルニーニョの時と同様に、干ばつや大雨が7年間も世界各地を苦しめる可能性があると、昨年12月のアメリカ地球物理学連合の会議でクーペは報告している。
海だけでなく、研究チームは陸地の作物や食料供給にも大きな影響を与えることを発見した。ニューヨーク市にあるNASAゴダード宇宙研究所の食料安全保障研究者であるヨナス・イェーガーマイヤー氏は、核の冬に農業がどのように反応するかを評価するために、6つの主要な作物モデルを使用した。比較的小規模なインドとパキスタンの戦争でさえ、世界の他の地域に壊滅的な影響を与えるだろう、と同氏とその同僚は今週、米国科学アカデミー紀要に報告した1。5年の間に、トウモロコシ（corn)の生産量は13%、小麦の生産量は11%、大豆の生産量は17%減少するだろう。
最も影響が大きいのは、アメリカ中西部やウクライナのような穀倉地帯を含む中緯度地域であろう。備蓄穀物は1〜2年でなくなるだろう。ほとんどの国は、他の地域も不作に見舞われるため、他の地域から食料を輸入することができなくなるだろう、とイェーガーメイヤーは言う。核戦争の後遺症が食糧供給にどのような影響を及ぼすかについて、これまでで最も詳細に調べたことになるという。研究者たちは、どれだけの人々が飢餓に陥るかを明確に計算したわけではないが、それに続く飢饉は、歴史に記録されたどのようなものよりもひどいものになるだろうと述べている。
ミネソタ大学（セントポール）の食糧安全保障研究者ディーパック・レイは、農家はトウモロコシや小麦、大豆を、核の冬の影響を受けにくい地域に植えることで対応できるかもしれない、と言う。このような変化は、食糧危機を和らげるのに役立つかもしれないが、それは部分的なものにすぎない。要するに、世界の核兵器保有量の1%にも満たない戦争が、地球の食糧供給を破壊しかねないということである。
イェーガーマイヤー氏は、「驚くべき発見は、小規模な戦争シナリオでさえ、壊滅的な世界的影響を及ぼすということだ」と言う。