Короткопериодная реакция атмосферы на пожары

Интенсивность и площадь пожаров, которые, вероятно, могут возникнуть в результате современного термоядерного конфликта, и связанные с ними дымовые выбросы будут беспрецедентны по своим масштабам. Периодически возникающие пожары в лесах и степях принципиально отличаются от пожаров, которые возникли бы после ядерных взрывов. В то время как обычные стихийные пожары возникают в одной или в ограниченном количестве точек возгорания, ядерный взрыв может одновременно воспламенить десятки или сотни квадратных километров леса, лесостепи или степи и вызвать пожары на площадях, намного превосходящих площади когда-либо наблюдавшихся ранее пожаров (NRC, 1985). Некоторое представление о пожарах, которые могут возникнуть при термоядерном взрыве, дают последствия обычных и ядерных бомбардировок городов во время второй мировой войны, в результате которых, как известно, возникали пожары и огненные штормы, сопровождавшиеся интенсивным тепловыделением. Бомбежки Дрездена и Гамбурга обычными боевыми зажигательными средствами в обоих случаях привели к интенсивным огненным штормам. Хотя документированные наблюдения результирующих пожаров и дымовых колонок отрывочны, устные свидетельства указывают, что столбы дыма достигали 6—12 км в высоту (NRC, 1985). Согласно оценке, тепловыделение гамбургского пожара, который разыгрался на площади всего только 12 км2, составляло 1,7-106 МВт, а высота дымовой колонки колебалась в диапазоне от 9 до 12 км (Ebert, 1963; Carrier et al, 1983).
Наблюдения за выделением дыма во время пожаров, последовавших за ядерными взрывами над Хиросимой и Нагасаки, также были ограниченными. Бомбардировки произошли ранним утром в начале августа 1945 г. В это время местная атмосфера условно неустойчива. В силу топографии местности пожар в Нагасаки охватил менее обширную территорию, чем в Хиросиме. В обоих городах над пожаром сформировались огромные кучево-дождевые облака, из которых на землю пролился «черный дождь». В Хиросиме дождь начался через 20 мин после взрыва; проведенные оценки показали, что в течение 1—3 ч выпало 5—10 см осадков (Molenkamp, 1980); в Нагасаки их количество было несколько меньше (Ishikawa, Swain, 1981).
Интенсивность этих исторических пожаров мала по сравнению с интенсивностью пожаров, которые могут быть инициированы сегодня современным оружием. Если в Гамбурге огненный шторм имел площадь 12 км2, а средний тепловой поток с поверхности составлял около 14-104 Вт/м2 (Ebert, 1963; Carrier et al, 1983), то современное стратегическое ядерное оружие может одновременно воспламенить город площадью несколько сотен квадратных километров. Плотность загрузки горючего материала в центрах некоторых современных городов может достигать такой же величины (470 кг/м2), как и в Гамбурге до огненного шторма, на площадях от 3 до 13 км2 (Larson, Small, 1982). Загрузка горючего материала на существенно больших площадях 47—100 км2 вокруг центра города, согласно той же работе, составляет ПО кг/м2. Так как ядерный взрыв может вызвать воспламенение одновременно во всех районах, полные тепловые потоки при пожаре в современном городе могут достигать 105 Вт/м2, что эквивалентно приблизительно 107 МВт для всего региона (предполагается, что значительная часть горючего материала сгорит в течение 3—6 ч). Вообще говоря, нельзя с полной уверенностью утверждать, что весь материал будет сожжен, особенно в областях наиболее тяжелых разрушений. Столь мощные источники тепла, энергия которых примерно в 10—100 раз превышает солнечную энергию, поглощаемую у поверхности Земли, могут создавать глубокую, часто сопровождающуюся осадками атмосферную конвекцию, выносящую в атмосферу захваченные частицы дыма, шыли и влагу.