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¿Qué tan malo sería el invierno nuclear causado por un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia?

En esta publicación, cuantifico la gravedad del invierno nuclear que podríamos esperar como resultado de una guerra nuclear entre los EE. UU. y Rusia ( modelo de estimación aquí ).

Los investigadores que han estudiado el invierno nuclear estiman que una guerra nuclear que produjera entre 50 y 150 teragramos de humo haría casi imposible la agricultura, causando que la mayoría de las personas en la Tierra murieran de hambre y dejando a la humanidad al borde de la extinción.

Pero la mayor parte de la investigación sobre el invierno nuclear se realizó en el apogeo de la Guerra Fría, cuando los arsenales nucleares y las políticas nucleares de Estados Unidos y Rusia se veían bastante diferentes. Anteriormente argumenté que es más probable que EE. UU. y Rusia apunten a las fuerzas nucleares de los demás durante una guerra nuclear, en lugar de atacar las ciudades de los demás como lo habrían hecho durante la Guerra Fría. Esto marca una gran diferencia en cuanto a si un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia conduciría a un severo invierno nuclear.

Los ataques nucleares en ciudades probablemente producirían mucho más humo que los ataques en silos de misiles, bases militares y otros objetivos de arsenales nucleares. Esto se debe principalmente a que las ciudades tienen mucho más material inflamable para quemar que las tierras salvajes remotas, en su mayoría tierras de cultivo y pastizales, que rodean, por ejemplo, los silos de misiles.

Esto me lleva a concluir que una guerra nuclear entre EE. UU. y Rusia probablemente produciría cerca de 31 teragramos de humo (intervalo de confianza del 90 %: 14 Tg a 68 Tg de humo), lo que sugiere que el invierno nuclear no es sinónimo de EE. UU.-Rusia. guerra nuclear como muchos altruistas efectivos parecen suponer. Los ~31 teragramos de humo que serían arrojados a la atmósfera indudablemente producirían graves efectos climáticos, lo que probablemente provocaría escasez de alimentos y hambrunas regionales, y mataría entre el 36 % y el 96 % de la población mundial.

Creo que el hallazgo nos lleva a ser un poco más escépticos ante la idea que algunos altruistas efectivos parecen tener: que una guerra nuclear entre EE. UU. y Rusia necesariamente conduciría a un invierno nuclear que representaría un gran riesgo de extinción. Hay alrededor de un 11% de posibilidades de que 50 Tg de humo, el umbral en el que la literatura sugiere que el invierno nuclear resultante sería catastrófico, sean liberados a la atmósfera por una guerra nuclear entre Rusia y Estados Unidos. Para ser claros, este riesgo del 11 % no es trivial, y es plausible que incluso el llamado otoño nuclear (el resultado de entre ~5 y ~50 Tg de humo) plantee algún tipo de riesgo x.

Como punto final, me gustaría enfatizar que el invierno nuclear es bastante controvertido (por ejemplo, ver: Singer, 1985 ; Seitz, 2011 ; Robock, 2011 ; Coupe et al., 2019 ; Reisner et al., 2019 ; Pausata et al., 2016 ; Reisner et al., 2018 ; Véase también el resumen de la controversia del invierno nuclear en el artículo de Wikipedia sobre el invierno nuclear). Los críticos argumentan que los parámetros introducidos en los modelos climáticos (como la cantidad de humo que se generaría por un intercambio dado), así como las suposiciones en los propios modelos climáticos (por ejemplo, la forma en que se comportarían las nubes) son sospechosas y pueden tener sido sesgado por las motivaciones políticas de los investigadores (por ejemplo, ver: Singer, 1985 ; Seitz, 2011 ; Reisner et al., 2019 ; Pausata et al., 2016 ; Reisner et al., 2018). Tomo estas críticas muy en serio, y creo que, como resultado, probablemente deberíamos ser escépticos de este cuerpo de investigación. A los efectos de esta estimación, supongo que la investigación del invierno nuclear llega a la conclusión correcta. Sin embargo, si descartamos el daño esperado causado por la guerra nuclear entre Estados Unidos y Rusia por el hecho de que la hipótesis del invierno nuclear es algo sospechosa, el daño esperado podría reducirse sustancialmente.

Actualización del 19 de diciembre de 2019

A la luz de los comentarios de Carl Schulman, Kit Harris, MichaelA, David Denkenberger, Topher Brennan y otros, realicé varias revisiones a esta publicación que ahora se reflejan en el texto, las cifras y las estimaciones en el cuerpo de esta publicación. La publicación original todavía se puede encontrar aquí .

Los cambios que más influyeron en mis resultados incluyeron:

  • Corrección de tres errores tipográficos en las fórmulas en mi modelo Guesstimate (detalles aquí )
  • Cambiando la forma en que calculo la cantidad de armas nucleares que se usarían en un intercambio nuclear de contravalor en expectativa para no truncar accidentalmente las colas de las distribuciones (detalles aquí )
  • Teniendo en cuenta el hecho de que EE. UU. y Rusia probablemente detonarían varias bombas nucleares en grandes ciudades en caso de que se les disparara contravalor (detalles aquí )
  • Teniendo en cuenta el hecho de que los objetivos de contrafuerza probablemente implicarían detonaciones nucleares en y alrededor de algunos centros de población muy grandes, a pesar de que esas ciudades no son los objetivos principales de las detonaciones (detalles aquí )

Después de hacer estas revisiones y correcciones, mi estimación de la cantidad de humo que se elevaría a la atmósfera aumentó de 20 Tg de humo (IC 90 %: 7,9 Tg a 39 Tg de humo) a 30 Tg de humo (IC 90 % : 14 Tg a 66 Tg de humo). Dado esto, la probabilidad de que un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia provoque un invierno nuclear severo, suponiendo que 50 Tg de humo sea el umbral para un invierno nuclear severo, aumenta de poco menos del 1% a alrededor del 11%.

Los impactos que cada cambio individual tuvo en mis resultados se pueden ver aquí .

Gracias nuevamente a quienes ofrecieron sus comentarios y también a Jaime Sevilla, Ozzie Gooen, Max Daniel y Marinella Capriati por sus comentarios y apoyo para implementar las revisiones.

Descripción del proyecto

Esta es la cuarta publicación de la serie Rethink Priorities sobre riesgos nucleares. En la primera publicación , analizo qué escenarios plausibles de intercambio nuclear deberían preocuparnos más, clasificándolos según su potencial para causar daño. En la segunda publicación , exploro la composición y la capacidad de supervivencia de los arsenales nucleares de EE. UU. y Rusia. En el tercer post , estimo el número de personas que morirían como resultado directo de un intercambio nuclear entre los estados de la OTAN y Rusia. En esta publicación, estimo la gravedad de la hambruna nuclear que podríamos esperar como resultado de una guerra nuclear entre la OTAN y Rusia. en el quinto mensaje, Obtengo una idea aproximada de la probabilidad de una guerra nuclear al observar la evidencia histórica, las opiniones de los expertos y las predicciones hechas por los meteorólogos. El trabajo futuro explorará escenarios para India y Pakistán, escenarios para China, la investigación contradictoria sobre el invierno nuclear, el impacto de varios tratados de control de armas nucleares y los argumentos a favor y en contra de la financiación de organizaciones particulares que trabajan para reducir los riesgos nucleares.

Modelado de los impactos de una hambruna nuclear después de un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia

Además del daño directo causado por un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia, que espero que mataría entre 30 y 75 millones de personas , algunos expertos creen que una guerra nuclear a gran escala tendría efectos aún más devastadores que los causados ​​por el explosión inicial (ver, por ejemplo, Robock, 2010). Después de una detonación nuclear, toda la vida vegetal y la infraestructura circundante dentro del radio de la bola de fuego resultante se quemaría. En el caso de que se detonaran muchas armas nucleares, los incendios resultantes serían masivos y producirían enormes cantidades de humo. Y a medida que el humo se elevaba hacia el cielo, los vientos ascendentes causados ​​por la detonación empujarían el humo hacia la atmósfera, tan alto que el humo podría no verse afectado por el clima. Demasiado alto para que llueva fuera de la atmósfera, el humo podría tardar de 5 a 10 años en disiparse.

En un intercambio nuclear a gran escala en el que se detonan varios miles de armas nucleares, el humo se esparciría lo suficiente como para cubrir toda la Tierra, bloqueando eventualmente la radiación térmica del sol. Al mismo tiempo, el humo interrumpiría el ciclo del agua, lo que provocaría una disminución global de las precipitaciones anuales. Durante los 5 a 10 años en que el humo permanece allí, las temperaturas similares a las de la edad de hielo matarían la mayoría de los cultivos, y una combinación de cambios de temperatura y precipitación haría que casi toda la agricultura fuera imposible. Si este fenómeno, conocido como “invierno nuclear”, llegara a suceder, probablemente conduciría a una hambruna mundial sin precedentes ( Robock, 2010 ). Según el trabajo de Toon et al. ( 2007) sobre los efectos climáticos de la guerra nuclear, efectos similares, aunque de escala más limitada, resultarían de un intercambio nuclear a menor escala.

Pero resulta que la cantidad de humo que se lanzaría a la atmósfera, el mecanismo clave en la hipótesis del invierno nuclear, depende mucho de si EE. UU. y Rusia apuntarían principalmente a las fuerzas nucleares del otro durante un primer ataque ( objetivo de contrafuerza ). o las ciudades y la industria de cada uno ( objetivo de contravalor ). Por varias razones, los ataques nucleares en las ciudades probablemente producirían mucho más humo que los ataques a los silos de misiles, bases militares y otros objetivos asociados con los objetivos de contrafuerza. Lo que es más importante, las ciudades tienen mucho más material inflamable para quemar que las tierras salvajes remotas, en su mayoría tierras de cultivo y pastizales, que rodean la mayoría de los objetivos de contrafuerza.

Es más, los expertos me han dicho que las ciudades son más inflamables que las áreas silvestres alrededor de la mayoría de los objetivos de contrafuerza. Incluso los bosques, los ecosistemas que producirían la mayor cantidad de humo, no son tan propensos a incendiarse como el material no orgánico en las ciudades. Además, el material combustible en los bosques se quemaría más limpio que en las ciudades, haciendo que el humo sea menos opaco ( Crutzen, Galbally & Bruhl, 1984 ). Debido a que el humo generado por los incendios forestales bloquearía menos radiación térmica que el humo producido en las ciudades, los impactos climáticos de los incendios forestales serían mucho menos severos en relación con los causados ​​por los incendios urbanos.

Por otro lado, he aprendido de los expertos que los edificios que se derrumban crearían pilas de escombros que en realidad protegerían algunos materiales inflamables de los incendios, lo que significa que una proporción más pequeña del material inflamable en las ciudades en realidad se quemaría en relación con la naturaleza salvaje. áreas Pero incluso teniendo esto en cuenta, entiendo que el gran volumen de material provocaría detonaciones en los centros de población para producir órdenes de magnitud más humo.

Como he argumentado anteriormente , espero que un primer ataque por parte de EE. UU. o Rusia se centre en la orientación de contrafuerza, y que sea poco probable que el intercambio se intensifique hasta el punto de una orientación de contravalor limitada, y aún más improbable que se intensifique a focalización de contravalor a gran escala. En consecuencia, esto significa que la cantidad de humo generada por un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia puede ser menos sustancial de lo esperado de lo que se creía anteriormente.

Para entender esto más concretamente, cuantifico crudamente la severidad y los impactos de la hambruna nuclear que podríamos esperar como resultado de un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia (ver mi modelo Guesstimate ). Para hacer esto, miro cada paso en la cadena causal a su vez.

Primero, exploro los detalles de la relación entre la cantidad de objetivos civiles y militares que pueden ser atacados y la cantidad de humo que se genera.

Luego analizo la relación entre el humo en la atmósfera y el clima, por ejemplo, los efectos en las temporadas de crecimiento y las precipitaciones, para comprender el impacto de los efectos ambientales resultantes en la agricultura.

Finalmente, consideraré la cantidad de personas que podríamos esperar que mueran de hambre como resultado de esos efectos agrícolas.

En el camino, notaré cómo la incertidumbre y las suposiciones simplificadoras que hago para lidiar con esa incertidumbre pueden sesgar mis resultados.

La escala de un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia

Espero que un primer ataque de EE. UU. contra Rusia involucre alrededor de 1300 armas nucleares utilizadas exclusivamente en objetivos de contrafuerza (intervalo de confianza del 90 %: 670 – 1700), y que un primer ataque ruso contra EE. UU./OTAN involucre alrededor de 1100 armas nucleares (90 % intervalo de confianza: 750 – 1200), también utilizado exclusivamente en objetivos de contrafuerza.

Espero que un segundo ataque de contrafuerza se parezca bastante a un primer ataque, aunque es posible que un segundo ataque de Rusia sea algo más pequeño que su primer ataque [1] .

Como mencioné en mi publicación anterior , también puse _alguna _probabilidad en que EE. UU. o Rusia elijan participar en objetivos de contravalor. Creo que las posibilidades de que Rusia use objetivos de contravalor contra EE. UU. (con la condición de que Rusia use un ataque nuclear de cualquier tipo) están entre el 7 % y el 81 %, y que las posibilidades de que EE. UU. use objetivos de contravalor contra Rusia son aproximadamente la mitad. en algún lugar entre el 5% y el 59%.

Suponiendo que EE. UU. o Rusia decidieran apuntar a las ciudades de los demás, espero que lo más probable sea que sus ataques de contravalor se limiten a 1-20 detonaciones nucleares (consulte mi publicación anterior para obtener más detalles). Dicho esto, también pongo algo de peso en la probabilidad de que la orientación de contravalor se intensifique. Si esto sucediera, espero que se intensifique hasta convertirse en objetivos de contravalor a gran escala, hasta el punto de utilizar cientos de armas nucleares para atacar ciudades e industrias de EE. UU., en lugar de mantener una escala moderada. A continuación, expreso cuantitativamente mis puntos de vista sobre la probabilidad de una guerra nuclear limitada, moderada y a gran escala.

Luego agrego estos tres escenarios en un solo escenario de intercambio nuclear, que refleja la cantidad de armas nucleares que esperaría que detonen en un ataque de contravalor contra los EE. una cantidad moderada, o se intensifica a una guerra nuclear a gran escala).

(Consulte las notas sobre el IC del 95 % para la cantidad de armas utilizadas por los EE . UU . [2] y Rusia [3] . También tenga en cuenta que realizo esta agregación haciendo que Guesstimate muestree la cantidad de armas nucleares que probablemente se usarán de los tres escenarios de escalada (limitado, moderado y a gran escala) en proporción al rango de probabilidades de cada escenario).

Existe una buena cantidad de literatura académica sobre la relación entre la cantidad y el tamaño de las bombas detonadas en países específicos y el humo generado por esas detonaciones en función de la cantidad de material inflamable en ciudades clave de esos países. Puedo usar esta literatura para estimar la cantidad de humo que es probable que produzca la contrafuerza y ​​el contravalor que espero ver durante un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia.

La cantidad de humo generado por las detonaciones nucleares.

En los años 80 y 90, los climatólogos Alan Robock, Brian Toon, Richard Turco, JB Pollack y Carl Sagan modelaron la cantidad de humo y los efectos climáticos resultantes que causaría el tipo de intercambio nuclear que se temía durante la Guerra Fría: una guerra nuclear a gran escala con amplios objetivos de contravalor utilizando los enormes arsenales nucleares de alto rendimiento de los años 80 (véase, por ejemplo , Turco, 1983 ). Descubrieron que este tipo de intercambio nuclear a gran escala entre los EE. UU. y Rusia generaría cientos de megatones de humo, suficiente para causar efectos climáticos mundiales sustanciales.

Estos escenarios de guerra nuclear ya no son plausibles, ya que los arsenales nucleares de EE. UU. y Rusia son mucho más pequeños, de menor rendimiento y es más probable que se utilicen para objetivos de contrafuerza en lugar de objetivos de contravalor. Como resultado, los primeros periódicos del invierno nuclear no nos dicen mucho sobre cuán grave sería la hambruna nuclear si EE. UU. y Rusia tuvieran un intercambio nuclear hoy.

Sin embargo, más recientemente, Toon et al. ( 2007 ) publicó un artículo actualizado en el que estimaba la cantidad de humo que producirían 50 bombas de bajo rendimiento detonadas en las principales ciudades de trece países clave. Su investigación mostró que, bajo ciertas suposiciones (discutidas en el “Apéndice B”), la cantidad de humo generada por un intercambio nuclear de un tamaño dado puede representarse razonablemente bien mediante funciones algebraicas simples.

 Fuente: Figura 12 de Toon et al. ( 2007 )

Si bien los autores no publicaron los datos utilizados para generar estas funciones, pude reconstruir la figura anterior, lo que me permitió estimar las funciones específicas del país por mi cuenta (nuevamente, consulte el “Apéndice B” para obtener más detalles). Después de adaptar las funciones específicas de EE. UU. y Rusia para tener en cuenta el hecho de que las bombas detonadas durante un intercambio entre EE. UU. y Rusia no serían necesariamente tan pequeñas como las modeladas por Toon et al. ( 2007 ), encuentro que la cantidad de humo que se espera que resulte de un ataque de contravalor usando x armas nucleares contra los Estados Unidos se puede representar mediante la siguiente función:

De manera similar, la cantidad de humo que se espera que resulte de un ataque de contravalor de un tamaño determinado en Rusia se puede representar mediante la siguiente función:

La cantidad de humo generado por la orientación de contravalor.

Si hago dos suposiciones sobre los objetivos de contravalor de EE. UU. y Rusia, puedo usar estas funciones para estimar la cantidad de humo que se produciría por los escenarios de objetivos de contravalor discutidos anteriormente.

En primer lugar, debo poder suponer que los objetivos se priorizarán en función del tamaño de la población, ya que esta fue una suposición clave en el trabajo de Toon et al. ( 2007 ). Esta suposición me parece razonable. Si EE. UU. o Rusia decidieran apuntar a los centros de población del otro, supongo que estarían tratando de maximizar las muertes al apuntar a las ciudades más densamente pobladas. La excepción a esto sería si EE. UU. o Rusia seleccionaran objetivos de contravalor sobre la base de causar daño económico. Si este fuera el caso, usando las ecuaciones que derivé de Toon et al. ( 2007 ) sobrestimaría la cantidad de humo producido, ya que las ciudades industriales no son necesariamente las ciudades más pobladas de EE. UU. o Rusia.

También tengo que poder suponer que solo se lanzará una bomba nuclear en cada ciudad objetivo. Este no sería necesariamente el caso. Pero debido a que la primera detonación nuclear produce más humo que las detonaciones nucleares posteriores en la misma ciudad, no creo que la suposición sea completamente irrazonable. No obstante, la suposición probablemente sesgará mi estimación a la baja en una cantidad moderada.

Dado que las suposiciones son al menos tolerables, sigo adelante y conecto la distribución de probabilidad de la cantidad de armas nucleares que espero usar en un intercambio de contravalor entre EE. UU. y Rusia. Encuentro que se generarían alrededor de 30 Tg de humo por el ataque de contravalor esperado contra Rusia en el caso de que EE. UU. Persiguiera el objetivo de contravalor (intervalo de confianza del 90%: 1,3 – 100 Tg de humo). También encuentro que se producirían alrededor de 15 Tg de humo por el ataque de contravalor esperado contra los EE. UU., suponiendo que Rusia decida ejecutar ataques de contravalor contra los EE. UU. (intervalo de confianza del 90%: 1.4 – 49 Tg de humo).

Sin embargo, como he discutido anteriormente , si EE. UU. y Rusia decidieran apuntar a las ciudades de los demás, probablemente elegirían lanzar más de una bomba nuclear en las grandes ciudades y/o ciudades económicamente importantes para maximizar las bajas y la interrupción económica. Calculé aproximadamente la cantidad de armas nucleares que se arrojarían sobre las cuatro ciudades más grandes de EE. UU. y las cinco ciudades más grandes de Rusia. Usando las fórmulas anteriores, puedo calcular la cantidad de humo adicional que sería causado por la detonación de múltiples bombas en ciudades particularmente grandes. Cuando hice esto, descubrí que las detonaciones múltiples en las grandes ciudades de Rusia generarían ~20 Tg adicionales de humo, y las detonaciones en las grandes ciudades de los EE. UU. probablemente generarían ~5 Tg adicionales de humo.

Cuando agrego esto a las estimaciones anteriores, encuentro que la orientación de contravalor en Rusia produciría alrededor de 49 Tg de humo (intervalo de confianza del 90%: 21 Tg – 120 Tg de humo). De manera similar, encuentro que la orientación de contravalor contra los EE. UU. generaría alrededor de 20 Tg de humo (intervalo de confianza del 90%: 6,1 Tg – 53 Tg de humo).

Luego multiplico la cantidad de humo generado por los objetivos de contravalor contra Rusia por la probabilidad de que EE . UU. realmente ejecute objetivos de contravalor contra Rusia. Esto me dice la cantidad de humo que se produciría, en la expectativa. Encuentro que se generarían entre 0,98 Tg y 20 Tg de humo como resultado de la orientación de contravalor de EE. UU. contra Rusia (6,8 Tg en expectativa).

De manera similar, cuando tomo en cuenta la probabilidad de que Rusia participe en ataques de contravalor, encuentro que los ataques de contravalor rusos producirían entre 0.83 Tg y 32 Tg de humo (8.2 Tg adicionales en expectativa).

Cuando sumo el humo generado por los objetivos de contravalor de EE. UU. y Rusia, encuentro que entre 5,1 y 58 Tg de humo serían generados por los objetivos de contravalor de EE. UU. y Rusia en expectativa:

La cantidad de humo generado por la orientación de contrafuerza.

Es más difícil estimar la cantidad de humo generado por los objetivos de contrafuerza. También ha habido mucha menos investigación sobre los intercambios nucleares de contrafuerza; solo hay unos pocos documentos que hablan directamente de la cantidad de humo que se generaría al apuntar con contrafuerza. Y la investigación que se ha realizado ha modelado los impactos de los ataques de contrafuerza que serían inverosímiles hoy en día, mucho más grandes de lo que EE. UU. y Rusia realmente podrían ejecutar ( Turco, 1983 ; Crutzen & Birks, 1982 ; Crutzen et al., 1984 ; Small y Bush, 1985 ).

Además, la mayoría de las estimaciones de la cantidad de humo que se produciría por un intercambio de contrafuerza sufren de problemas metodológicos que probablemente condujeron a sobreestimaciones graves. En particular, los modelos asumen que las áreas que rodean (la mayoría) de los objetivos de contrafuerza tendrían mucha más carga de combustible (la cantidad de material inflamable (combustible) por unidad de área) de lo que realmente tienen ( Turco, 1983 ; Crutzen & Birks, 1982 ; Crutzen et al., 1984 ).

Dado esto, decidí manipular las funciones de datos que derivé usando el trabajo de Toon et al. ( 2007 ) para estimar el humo que se generaría al apuntar con contrafuerza teniendo en cuenta dos factores:

  1. Como mencioné anteriormente, la cantidad de humo que se produciría al quemar las áreas silvestres que rodean los objetivos de contrafuerza (como los silos de misiles y las bases militares) sería solo una fracción de la cantidad que se produciría con los incendios urbanos.
  2. Suponiendo que los objetivos de contravalor priorizan las ciudades en orden de densidad de población, la cantidad de humo producido por los objetivos de contravalor disminuye de forma sublineal a medida que aumenta el número de bombas detonadas. Por el contrario, el humo generado por los objetivos de contrafuerza aumentaría linealmente . A diferencia de los objetivos de contravalor, no hay razón para que el décimo objetivo de contrafuerza produzca una cantidad diferente de humo que el objetivo de contrafuerza número 100.

Para hacer esto, primero estimo la cantidad total de humo que generarían los incendios en los EE. UU. y Rusia suponiendo una relación lineal entre el número de detonaciones y el humo producido. Luego multiplico esas estimaciones por el factor por el cual las áreas que rodean los objetivos de contrafuerza tienen cargas de combustible más pequeñas que las ciudades. Estimo ese factor dividiendo la carga de combustible de las tierras silvestres (0,03 g/cm2 – 0,55 g/cm2) alrededor de los objetivos de contrafuerza por las cargas de combustible de las ciudades de EE. UU. y Rusia (18 g/cm2 y 12 g/cm2, respectivamente) (Ver “Apéndice C” para más detalles).

Cuando conecto la cantidad de objetivos que EE. UU. y Rusia tendrían como objetivo durante un primer ataque de contrafuerza y ​​luego ajusto el factor por el cual los incendios forestales no producirían tanto humo como lo harían los incendios urbanos, encuentro que los objetivos de contrafuerza por parte de EE. UU. contra Rusia produciría entre 0,11 Tg y 2,5 Tg de humo y la contrafuerza dirigida por Rusia contra EE. UU. produciría entre 0,31 Tg y 6,1 Tg de humo.

Hay una excepción importante a la regla general de que los objetivos de contrafuerza tienden a estar en áreas más remotas. Es bastante probable que un componente clave de un ataque de contrafuerza de EE. UU. o Rusia sea obstaculizar los sistemas de comando, control y comunicaciones de liderazgo de los demás (LC3), en otras palabras, las personas y los sistemas responsables de autorizar y llevar a cabo ataques nucleares. Para hacer esto con éxito, ambos países probablemente apuntarían a los capitales de los demás. Debido a que Moscú y Washington DC son ciudades relativamente densas, las detonaciones nucleares generarían una buena cantidad de humo, más que otros objetivos de contrafuerza y ​​más de lo que represento en la estimación de humo anterior.

Para explicar mejor esto, estimo por separado el humo generado por múltiples detonaciones nucleares tanto en Washington DC como en Moscú. Hago esto usando ecuaciones que derivé de Toon et al. ( 2007 ), que se puede utilizar para estimar la cantidad de humo generado por el enésimo objetivo alcanzado en un ataque nuclear contra ciudades estadounidenses y rusas (consulte el “Apéndice C” para obtener más detalles). Debido a que asumo que las ciudades serán seleccionadas en orden de tamaño de población, puedo ingresar la clasificación de tamaño de población para n para estimar la cantidad de humo generado por una detonación en cada ciudad. Descubrí que, si tanto EE. UU. como Rusia apuntaran definitivamente a las capitales de los demás, se generarían entre 2,3 Tg y 5,4 Tg de humo.

Luego multiplico esto por la probabilidad de que EE. UU. y Rusia apunten a las capitales de los demás, lo que me da la cantidad esperada de humo generado por los ataques en Moscú y Washington DC. Puse esta probabilidad en algún lugar entre el 50% y el 100%, porque creo que es más probable que apunten a los capitales de los demás, pero tienen cierta incertidumbre sobre la probabilidad exacta de que lo hagan. Encuentro que un ataque de contrafuerza en Moscú y Washington DC generaría entre 1,5 Tg y 4 Tg de humo (2,6 Tg en expectativa).

De manera similar, hay una serie de objetivos militares que están dentro o lo suficientemente cerca de ciudades pobladas que las detonaciones en esos objetivos militares tendrían efectos sustanciales en las áreas urbanas circundantes. Los incendios en las ciudades cercanas a los sitios militares que fueron atacados durante un ataque de contrafuerza serían más pequeños y, por lo tanto, producirían algo menos de humo, en comparación con las bombas nucleares detonadas directamente sobre las ciudades. Sin embargo, se generaría suficiente humo adicional por lo que es importante tenerlo en cuenta en el modelo.

Consideré esto investigando los sitios militares relacionados con armas nucleares que se encuentran en o cerca de ciudades en los EE. UU. y Rusia con poblaciones superiores a 50,000, y luego estimé la cantidad de humo que se generaría como resultado de las detonaciones en esos sitios. . Para ello, vuelvo a utilizar las ecuaciones derivadas de Toon et al. ( 2007 ), que estiman la cantidad de humo generado por el n-ésimo objetivo (y dado que asumo que las ciudades se priorizan en orden de tamaño de población, la clasificación por tamaño de población se puede conectar a la ecuación para n). Cuando hago esto para todas las ciudades cercanas a objetivos militares probables, estimo que la contrafuerza apuntando cerca de las ciudades generaría 3 Tg adicionales de humo en Rusia y 2 Tg adicionales de humo en los EE. UU.

Debido a que no está claro cuánto menos humo producirán las detonaciones nucleares en objetivos militares en o cerca de las ciudades, hago la suposición simplificada de que el humo sería el mismo que el generado por una detonación nuclear directamente en esa ciudad.

Cuando sumo el humo generado por los ataques de contrafuerza en áreas remotas más los ataques de contrafuerza en Washington DC y Moscú y las ciudades cercanas a objetivos militares clave, encuentro que los ataques de contrafuerza por parte de EE. UU. y Rusia generarían entre 7,1 Tg y 12 Tg de humo. o 8,8 Tg en la expectativa.

La cantidad total de humo generado por un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia.

Cuando combino el humo que sería generado por la contrafuerza y ​​los objetivos de contravalor por parte de EE. UU. y Rusia, encuentro que se emitirían entre 13 Tg y 67 Tg de humo a la atmósfera a la espera [4] :

Pero este rango es bastante sensible a las conclusiones que he sacado en las que los expertos bien informados parecen no estar de acuerdo. En particular, si EE. UU. y Rusia apuntarían a las ciudades de los demás hace una gran diferencia en la cantidad de humo generado por un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia. Los resultados también son sensibles a la probabilidad de que la selección de objetivos de contravalor se intensifique, llegando eventualmente al punto en que se lanzaron cientos de bombas nucleares sobre ciudades e industrias estadounidenses y rusas. Para comprender cómo cambian mis resultados si usted sostiene que la orientación de contravalor o la escalada de contravalor son inevitables, consulte el Apéndice D.

La relación entre el humo generado y el clima

A partir de ahí, puedo aprovechar las simulaciones climáticas realizadas por los mismos investigadores para explorar los efectos climáticos del humo generado por el intercambio nuclear. Es importante destacar que esta investigación es controvertida. Los críticos argumentan que los parámetros introducidos en los modelos climáticos (como la cantidad de humo que se generaría por un intercambio dado), así como las suposiciones en los propios modelos climáticos (por ejemplo, la forma en que se comportarían las nubes) son sospechosas y pueden tener sido sesgada por las motivaciones políticas de los investigadores. Tomo estas críticas muy en serio, y creo que, como resultado, probablemente deberíamos ser escépticos de este cuerpo de investigación, pero a los efectos de esta estimación, asumo que la investigación del invierno nuclear llega a la conclusión correcta.

Toon, Robock y Turco ( 2014 ) estimaron los efectos climáticos de cuatro escenarios de guerra nuclear: uno donde se genera 1 Tg de humo, otro donde se generan 5 Tg, un tercero con 50 Tg y el final con 150 Tg.

Para cada uno de estos escenarios, trazaron los efectos del humo sobre la precipitación, la temperatura y la duración de la temporada de crecimiento en regiones clave de los Estados Unidos y Europa del Este. Tenga en cuenta que los efectos que Toon et al. ( 2014 ) en este gráfico refleja la magnitud de los efectos que veríamos en los años inmediatamente posteriores al intercambio nuclear, el período durante el cual los efectos climáticos serían peores. Por lo tanto, debemos pensar en estos efectos como un límite superior en la gravedad de los efectos climáticos, no como los efectos promedio a lo largo de los 10 años durante los cuales los autores predicen que persistirá cierto nivel de perturbaciones climáticas:

 Fuente: Figura 3a de Toon et al. ( 2014 )

Recreé las figuras publicadas en Toon et al. ( 2014 ) (ver mi trabajo aquí ), y funciones estimadas que se ajustan aproximadamente a esas curvas. El efecto del humo en la precipitación global se puede aproximar usando la siguiente ecuación:

De manera similar, el efecto del humo en las temperaturas globales (en grados Celsius) se puede aproximar mediante la ecuación:

Luego puedo conectar la distribución de probabilidad de la cantidad de humo que se espera que se produzca durante un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia. Esto ofrece un vistazo a los peores efectos climáticos que podríamos esperar ver:

En efecto, hay un 90% de posibilidades de que el cambio real de temperatura causado por un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia sea de entre -1,6 y -4,2 grados centígrados en su punto más severo. Del mismo modo, existe un 90 % de probabilidad de que el cambio real en las precipitaciones causado por un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia sea de entre -9,2 % y -24 % durante el peor período de perturbaciones climáticas.

Los efectos del cambio climático en la agricultura

Se ha trabajado menos para estimar la gravedad de los efectos del humo nuclear en la producción de alimentos. Harwell y Harwell ( 1986 ) publicaron una revisión bastante extensa de lo que sabemos sobre las variaciones en el clima que esperamos que resulten de un intercambio nuclear, y cómo estas variaciones tienden a afectar diferentes ecosistemas, incluidos los sistemas agrícolas.

Debido a que los efectos climáticos de la magnitud de los causados ​​por una guerra nuclear a gran escala no tienen precedentes, al menos en el contexto de la sociedad moderna, es difícil crear modelos precisos para predecir qué sucedería con los sistemas agrícolas de hoy en día cuando se enfrenten a grandes caídas en temperatura y precipitación. A la luz de esto, Harwell y Harwell ( 1986 ) utilizaron varios métodos diferentes para hacer amplias generalizaciones sobre qué ecosistemas se verían afectados por diversas fluctuaciones climáticas y en qué medida. Específicamente, su análisis hace uso de análogos históricos, análisis estadísticos, estudios fisiológicos de laboratorio, modelos de simulación y juicio de expertos.

Sus análisis asumieron que el intercambio nuclear causaría una disminución de la temperatura de unos pocos grados [Celsius] durante toda la temporada de crecimiento, una disminución de la luz solar de alrededor del 5-20% y “posibles disminuciones en la precipitación”. Al observar los efectos en los sistemas agrícolas específicamente, se centraron en los cultivos de granos, que constituyen la mayoría de las calorías en la dieta promedio (a nivel mundial) y son los cultivos más fáciles de almacenar.

Descubrieron que la mayoría de los ecosistemas se verían moderadamente afectados por los efectos del clima y que la agricultura se vería sustancialmente afectada, aunque solo ofrecen comentarios cualitativos sobre la magnitud de esos efectos. Se informó que una caída de la temperatura de unos pocos grados tendría “efectos extremadamente grandes” en los sistemas agrícolas, y se esperaba que una caída de las precipitaciones tuviera “grandes efectos”.

 Fuente: Adaptado de la Tabla 3 en Harwell y Harwell ( 1986 )

Los análisis informados en Toon et al. ( 2014 ) permiten cuantificar de manera aproximada algunos de estos efectos. Los autores modelaron los efectos de la temperatura y la precipitación sobre la duración de la temporada de crecimiento promedio en dos regiones agrícolas clave, Iowa y Ucrania, representadas aquí:

 Fuente: Figura 4 de Toon et al. ( 2014 )

Como arriba, pude extraer los datos de la figura, trazarlos y estimar las funciones que reflejan la relación entre la cantidad de humo producido por un intercambio nuclear y el cambio porcentual en las temporadas de crecimiento en ambas regiones (ver mi trabajo aquí ). Tenga en cuenta que el gráfico se ve un poco diferente a continuación, porque opté por no presentar el eje horizontal usando una escala logarítmica como lo hace la figura original.

El efecto del humo sobre la duración de la temporada de crecimiento en Iowa se puede estimar usando la función:

Y el efecto del humo en la duración de la temporada de crecimiento en Ucrania se puede estimar usando la función:

Usando estas ecuaciones, puedo estimar las distribuciones de probabilidad del cambio porcentual en la duración de la temporada de crecimiento en Iowa y Ucrania. Mi modelo sugiere que hay un 90 % de probabilidad de que la temporada de cultivo en Iowa se reduzca entre un 21 % y un 44 %, y que la temporada de cultivo en Ucrania se reduzca entre un 14 % y un 48 %. Estas estimaciones solo son directamente relevantes para los rendimientos de los cultivos en los Estados Unidos y Europa del Este, pero, sin embargo, ofrecen una idea de los tipos de efectos que podríamos esperar ver.

Para ayudar a interpretar estas distribuciones, estimé el cambio porcentual en la temporada de crecimiento que impediría la maduración de varios cultivos clave, y por lo tanto imposibilitaría su cultivo, dado que ambas regiones tienen temporadas de crecimiento anuales promedio que duran alrededor de 190 días al año. promedio (rango de 160 a 210 días en Des Moines, Iowa , y de 170 a 210 días en Kiev, Ucrania ).

Dado que es probable que la temporada de crecimiento se acorte un 28 % en Iowa y un 25 % en Ucrania, la oferta anual de maíz, soja, trigo de primavera y arroz probablemente caerá bastante. Además, es plausible, aunque con una probabilidad bastante baja (~5 %), que cultivar algunos de ellos sea imposible.

Nuevamente, estos efectos son específicos de regiones particulares en los Estados Unidos y Europa del Este. Las regiones más cercanas a los polos tendrían más probabilidades de perder la capacidad de cultivar ciertos cultivos, y las regiones más cercanas al ecuador tendrían menos probabilidades de verse afectadas.

Por ejemplo, según Harwell y Harwell ( 1986 ), la mayor parte de la agricultura sería imposible en Canadá con cambios de temperatura de entre 2 y 3 grados centígrados. Según mi estimación de los efectos de la temperatura que podríamos ver como resultado de un intercambio nuclear, parece bastante probable que Canadá (y otros países con climas similares) enfrenten pérdidas de cosechas inmediatamente después de un intercambio entre EE. UU. y Rusia. Por otro lado, la caída de la temperatura tendría que estar entre 4 y 6 grados centígrados para causar malas cosechas en el sur de los EE. UU., y tendría que ser aún mayor para causar malas cosechas en los trópicos ( Harwell & Harwell, 1986 ).

Sin embargo, es importante destacar que, incluso si los cultivos no fallan por completo, las fluctuaciones en la temperatura, la precipitación y la luz solar podrían causar reducciones en los rendimientos de los cultivos. Por ejemplo, los análisis que utilizaron el registro histórico y las simulaciones por computadora revelaron que un 25 % menos de precipitación estaba asociado con una reducción del 25 % en los rendimientos de los cultivos australianos ( Harwell & Harwell, 1986 ). Es probable que la relación entre las precipitaciones y el rendimiento de los cultivos varíe enormemente en diferentes regiones: en algunas áreas, podría ser sublineal y en otras, superlineal. No obstante, el ejemplo australiano es instructivo y ofrece un vistazo a la magnitud de las reducciones en la productividad agrícola que podríamos ver, incluso con impactos climáticos moderados.

Además, todos estos efectos se verían exacerbados por la reducción o eliminación de la disponibilidad de tecnologías agrícolas como fertilizantes y maquinaria causada por fallas en los sistemas de transporte en los EE. UU. y Rusia. Las mismas tecnologías tampoco estarían disponibles para ningún país que las importe de EE. UU. o Rusia. La eliminación de insumos tecnológicos para la agricultura (fertilizantes, pesticidas, herbicidas, combustible para labranza y cosecha, maquinaria) puede conducir a una disminución de la productividad agrícola de hasta un 50% ( Harwell & Harwell, 1986 ).

Desafortunadamente, si bien podemos tener una idea general de los tipos de escasez de alimentos que podríamos ver después de un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia, los efectos exactos en el suministro mundial de alimentos son casi imposibles de conocer por varias razones.

Por un lado, los impactos reales de los efectos climáticos en el rendimiento de los cultivos variarían mucho según la región, lo que hace que la estimación de esos impactos sea realmente complicada. E incluso si supiéramos exactamente cómo se vería afectada la productividad agrícola, hay una serie de cosas que se podrían hacer para mitigar esos impactos, medidas como cambiar de dietas basadas en carne a dietas basadas en plantas, y de cultivos de alto mantenimiento a más. robustas ( World Resources Institute, 2016 ). Esas estrategias de mitigación probablemente reducirían la escasez de alimentos hasta cierto punto, pero es muy difícil saber cuánto.

Dadas estas complejidades, calculo la gravedad de la hambruna que podríamos esperar viendo los casos en los que los expertos han comentado directamente sobre la relación entre el humo producido por la guerra nuclear y la cantidad de personas que se espera que mueran durante la hambruna resultante.

La relación entre el humo y el hambre

Hasta la fecha, solo ha habido unos pocos estudios que han comentado la gravedad de una hambruna nuclear en función de la cantidad de humo generado por un intercambio nuclear. A continuación, resumo sus resultados, centrándome en los estudios que utilizan los modelos climáticos más modernos:

Las fuentes de esta tabla incluyen Robock et al., 2006 ; Robock et al., 2007 ; Robock, 2010 ; Robock, 2011 ; Xia y Robock, 2012 ; Helfand 2013 ; Toon y otros, 2014 ; y Baum, 2015 .

Algunos de los estudios en los que me baso tienen serias limitaciones. En particular, los vínculos que establece Helfand ( 2013 ) entre el déficit agrícola y la hambruna son (comprensiblemente) poco rigurosos. Para justificar sus afirmaciones de que un intercambio nuclear limitado podría provocar entre 873 y 2 mil millones de muertes, Helfand ( 2013) señala que 873 millones de personas ya padecen inseguridad alimentaria y que otros mil millones más de personas en China podrían padecer inseguridad alimentaria. Luego señala que, históricamente, la escasez de alimentos ha provocado fuertes aumentos en los precios de los alimentos, lo que sugiere que los sistemas alimentarios del mundo no pudieron compensar esa escasez. Además, señala que esta relación es superlineal. Cuanto mayor sea la escasez, mayor será el impacto en el precio de los alimentos. Por lo tanto, tiene sentido que la escasez de alimentos acabe con el precio de las personas con mayor inseguridad alimentaria del mundo: personas que ya no pueden pagar suficientes alimentos y que se desnutrirían aún más si los alimentos se encarecieran.

Teniendo todo eso en cuenta, creo que es plausible que los 870 millones – 2 mil millones de personas que ya son vulnerables a la inseguridad alimentaria mueran de hambre, pero la relación entre la escasez de alimentos y la hambruna es demasiado complicada para saber con certeza. El mundo es realmente complejo. Y, como mencioné, hay un montón de cosas que podríamos hacer para adaptarnos al clima alterado: cambiar de dietas basadas en carne a dietas basadas en plantas y de cultivos que son más vulnerables a la variación climática a cultivos más robustos ( Instituto de Recursos Mundiales, 2016) .

Además, con solo un par de puntos de datos en esa tabla, puedo hacer conjeturas informadas sobre la relación entre la cantidad de humo generado por un intercambio nuclear y la gravedad de la hambruna resultante, pero esas conjeturas vienen con mucha incertidumbre.

Como resultado, todos mis modelos de aquí en adelante deben tomarse como extremadamente especulativos.

Presumo que la relación se representa mejor mediante una función logística (curva s). Esto se debe a que, con cantidades muy pequeñas de humo, nuestro sistema alimentario probablemente podría compensar un ligero enfriamiento del clima mediante la implementación de estrategias de mitigación fáciles y económicas.

Con cantidades de humo un poco más altas, más allá del nivel que podríamos mitigar fácilmente, esperaría que la cantidad de personas que morirían de hambre como resultado de la escasez de alimentos aumentara rápidamente, como lo harían los mil millones de personas que ya enfrentan inseguridad alimentaria. ser extremadamente vulnerable a las perturbaciones en el suministro de alimentos ( Organización para la Alimentación y la Agricultura, 2018 ).

Con cantidades aún mayores de humo, espero que la cantidad de personas que morirían de hambre aumente de manera constante a medida que las temperaturas más frías tengan un impacto proporcionalmente grande en el rendimiento de los cultivos. En algún momento, la cantidad de humo conduciría a condiciones similares a las de la Edad de Hielo, momento en el que parece que casi todos en el mundo morirían ( Robock, 2010 ).

Debido a que los impactos climáticos serían algo menos severos en el hemisferio sur, y debido a que los vientos cálidos del océano reducirían los efectos de la temperatura en las islas, es posible que las personas que viven en Nueva Zelanda y Australia sobrevivan ( podcast de 80,000 horas con Dave Denkenberger, 2018 ).

Con base en este razonamiento, generé funciones logísticas optimistas, pesimistas y de mejor estimación que se ajustan aproximadamente a los puntos de datos disponibles. Nuevamente, debido a que hay tan pocos artículos académicos que comentan sobre esta relación, mi estimación de estas funciones involucró mucho juicio subjetivo; las curvas optimista, pesimista y de mejor estimación corresponden a mi interpretación personal de la información disponible sobre el invierno nuclear. Para más detalles, vea mi trabajo aquí .

Luego, puedo conectar la distribución de probabilidad de la cantidad de humo que podríamos esperar que genere un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia en cada función para estimar una estimación optimista, pesimista y la mejor estimación de la cantidad de muertes que podría causar la hambruna nuclear resultante. Solo informo la mejor suposición aquí, pero puede ver las estimaciones optimistas y pesimistas en mi modelo Guesstimate .

Total de muertes causadas por la hambruna nuclear que seguiría a un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia

Según mi estimación, un intercambio nuclear entre los EE. UU. y Rusia conduciría a una hambruna que mataría a 5.500 millones de personas (intervalo de confianza del 90%: 2.700 millones a 7.500 millones de personas).

Una hambruna que matara entre 2.700 millones y 7.500 millones sería absolutamente horrible. Entre el 36% y el 96% de la población mundial moriría de una muerte insoportable y prolongada.

No siento que tenga una comprensión completa de las implicaciones de esto todavía. Por un lado, creo que el hallazgo nos lleva a ser un poco más escépticos ante la idea que parecen tener algunos altruistas efectivos: que una guerra nuclear entre EE. UU. y Rusia conduciría necesariamente a un invierno nuclear que plantearía un gran riesgo de extinción. Hay alrededor de un 11% de posibilidades de que 50 Tg de humo, el umbral en el que la literatura sugiere que el invierno nuclear resultante sería catastrófico, se liberen a la atmósfera. Por otro lado, el 11% no es trivial, y es probable que incluso un invierno nuclear moderado (resultado de entre 5 y 50 Tg de humo) suponga algún tipo de riesgo x.

De cualquier manera, los efectos, algunos de los cuales aún no entiendo por completo, son potencialmente muy, muy terribles; posiblemente valga la pena invertir recursos sustanciales para evitarlos desde una perspectiva de riesgo x, especialmente si hay formas particularmente tratables de hacerlo o si esperamos que las condiciones geopolíticas en torno a la probabilidad de una guerra nuclear y el método de selección de objetivos nucleares cambien con el tiempo.

Como nota final, quiero señalar que un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia podría tener otras implicaciones relacionadas con el riesgo x que no se exploran en este trabajo. Por ejemplo, no considero aquí el riesgo de hambruna resultante de la lluvia radiactiva que contamina los cultivos, o la amenaza planteada por un pulso electromagnético de gran altitud (EMP) que podría generarse por la detonación de una bomba nuclear a gran altura ( Foster et al., 2008 ). Espero hacerlo en futuros trabajos.

Apéndice A: Suposiciones simplificadas y cómo podrían sesgar mi modelo

Quiero ser transparente sobre el hecho de que muchos aspectos de mi modelo, especialmente las probabilidades de focalización y escalada de contravalor, son muy especulativos e involucran mucho juicio subjetivo. A continuación, resumo 1) todas las suposiciones simplificadas que hice, 2) las formas en que podrían sesgar mi modelo, 3) cuánto podrían afectar mis resultados esos sesgos y 4) cuán difícil hubiera sido reemplazar esa suposición con real datos:

(Notas finales de la tabla: nota sobre animales no humanos [5] , nota sobre trabajos anteriores [6] , nota sobre superposición de contrafuerza + contravalor [7] ).

Los agrego para tratar de tener una idea aproximada de cómo mis suposiciones sesgarán mi estimación en la red:

Para hacer esto, primero asigno un valor de -1 a una suposición que llevaría a mi modelo a producir subestimaciones, +1 a una suposición que llevaría a una sobreestimación, 0 a una suposición con implicaciones desconocidas. Luego multiplico cada uno de esos valores direccionales por 1, 2 o 3, dependiendo de la magnitud del sesgo (es decir, un sesgo pequeño se multiplicaría por 1, un sesgo grande por 3). Luego puedo sumar los valores para ver una indicación aproximada de la dirección y la magnitud del sesgo en mi modelo.

Una puntuación de cero indicaría que no hay sesgos en mi modelo o, de manera equivalente, que todos los sesgos en mi modelo probablemente se cancelen. Debido a que hay 34 suposiciones en mi tabla, una puntuación (en este caso) de 102 indicaría que mi estimación probablemente esté enormemente inflada. En este caso, obtengo una puntuación de 12, lo que me indica que existe cierto riesgo de que mi estimación sea una sobreestimación.

Vale la pena señalar que este esquema de agregación no tiene en cuenta la fuerza de cada suposición. Teóricamente, el esquema debería ponderar la magnitud del sesgo según la probabilidad de que la suposición sea incorrecta. Debido a que no tomo esto en cuenta, sospecho que en este caso el grado en que mi modelo sobrestima sistemáticamente la cantidad de humo que generaría una guerra nuclear entre Estados Unidos y Rusia es algo exagerado.

Apéndice B: Estimación de la cantidad de humo causada por detonaciones nucleares

Toon et al. ( 2007 ) estimó la cantidad de humo que producirían 50 bombas de 15 kilotones (kt) detonadas en trece países clave. Los autores encontraron que la cantidad de humo generado por un intercambio nuclear varía considerablemente según el país en el que se detonen las bombas, como resultado del hecho de que las ciudades de diferentes países difieren sustancialmente en la cantidad de material inflamable que tienen (principalmente una función de densidad de población):

 Fuente: Figura 12 de Toon et al. ( 2007 )

Su investigación mostró que la cantidad de humo generado por un intercambio nuclear de un tamaño dado se puede representar razonablemente bien mediante funciones algebraicas simples.

Si bien los autores no publicaron los datos utilizados para generar estas funciones, pude reconstruir la figura anterior, lo que me permitió estimar las funciones específicas del país de forma independiente (ver mi trabajo aquí y aquí ).

Pero extrapolando de Toon et al. ( 2007 ) se basa en tres supuestos:

En primer lugar, debo poder suponer que los objetivos se priorizarán en función del tamaño de la población, ya que esta fue una suposición clave en el trabajo de Toon et al. ( 2007 ). Esta suposición me parece razonable. Si EE. UU. o Rusia decidieran apuntar a los centros de población del otro, supongo que estarían tratando de maximizar las muertes al apuntar a las ciudades más densamente pobladas. La excepción a esto sería si EE. UU. o Rusia seleccionaran objetivos de contravalor sobre la base de causar daño económico. Si este fuera el caso, usando las ecuaciones que derivé de Toon et al. ( 2007 ) sobrestimaría la cantidad de humo producido, ya que las ciudades industriales no son necesariamente las ciudades más pobladas de EE. UU. o Rusia.

También tengo que poder suponer que solo se lanzará una bomba nuclear en cada ciudad objetivo. Este no sería necesariamente el caso, y asumirlo sesga mi estimación a la baja en una cantidad moderada. (Nota: actualmente estoy en el proceso de revisar mi modelo para tener en cuenta el hecho de que es probable que se detone más de una bomba en muchas ciudades durante un ataque de contravalor).

Finalmente, tendría que suponer que las bombas detonadas durante el ataque de contravalor de EE. UU. y Rusia tendrían un rendimiento explosivo de 15 kilotones. Más bien, como discutí en mi publicación anterior , en realidad deberíamos esperar que sean un poco más grandes. Las bombas medianas en los arsenales nucleares de Estados Unidos y Rusia probablemente rondan los 300 kt y 500 kt, respectivamente ( Kristensen & Norris, 2018 ; Kristensen & Korda, 2019 ).

Para dar cuenta de esto, adapté las funciones para tener en cuenta el hecho de que las bombas detonadas durante un intercambio entre EE. UU. y Rusia no serían necesariamente bombas de 15 kt. Hice esto multiplicando las estimaciones generadas por Toon et al. ( 2007 ) funciona por un factor que explica cómo una bomba de 300 kt o 500 kt generaría más humo que una bomba de 15 kt.

Debido a que las relaciones entre (a) el tamaño de la bomba y las muertes y (b) el tamaño de la bomba y el humo generado son funciones de la densidad de población, puedo usar el mismo factor de escala estimado en mi publicación anterior sobre la cantidad de muertes que esperaríamos ser causado directamente por detonaciones nucleares [8] . Según esa estimación, habría 6,4 veces más muertes estadounidenses si Rusia detonara una bomba de 500 kt en un centro de población en lugar de una bomba de 15 kt. Del mismo modo, una bomba de 300 kt mataría aproximadamente 5,5 veces más rusos que una bomba de 15 kt.

Cuando transformo las funciones y luego extrapolo a intercambios más grandes, obtengo las siguientes funciones:

Transformo las funciones una vez más para poder estimar la cantidad total de humo generada por n objetivos (es decir, humo acumulativo), en lugar de la cantidad de humo marginal generada por solo el n-ésimo objetivo. Cuando hago esto, encuentro que la cantidad de humo que se espera que resulte de un ataque nuclear de un tamaño determinado en los Estados Unidos se puede representar mediante la siguiente función:

De manera similar, la cantidad de humo que se espera que resulte de un ataque nuclear de un tamaño determinado en Rusia se puede representar mediante la siguiente función:

Apéndice C: Estimación de la cantidad de humo causada por la orientación de contrafuerza

Para estimar el humo que se generaría al apuntar con contrafuerza, manipulo las funciones de datos que derivé usando el trabajo de Toon et al. ( 2007 ) para tener en cuenta dos factores que hacen que Toon et al. no aplicable directamente a los objetivos de contrafuerza:

  1. Como mencioné anteriormente, la cantidad de humo que se produciría al quemar las áreas silvestres que rodean los objetivos de contrafuerza (como los silos de misiles y las bases militares) sería solo una fracción de la cantidad que se produciría con los incendios urbanos.
  2. Suponiendo que los objetivos de contravalor priorizan las ciudades en orden de densidad de población, la cantidad de humo producido por los objetivos de contravalor disminuye de forma sublineal a medida que aumenta el número de bombas detonadas. Por el contrario, el humo generado por los objetivos de contrafuerza aumentaría linealmente . A diferencia de los objetivos de contravalor, no hay razón para que el décimo objetivo de contrafuerza produzca una cantidad diferente de humo que el objetivo de contrafuerza número 100.

Para hacer esto, primero estimo la cantidad total de humo que generarían los incendios en los EE. UU. y Rusia asumiendo una relación lineal entre el número de detonaciones y el humo producido (ver mi trabajo aquí ):

Encuentro que el humo generado por x detonaciones nucleares en ciudades de EE. UU. y Rusia se puede aproximar mediante las funciones lineales:

Luego agrego un término a estas ecuaciones para tener en cuenta el factor por el cual las áreas que rodean los objetivos de contrafuerza tienen cargas de combustible más pequeñas (nuevamente, esta es la cantidad de material inflamable (combustible) por unidad de área) que las ciudades. Estimo ese factor dividiendo la carga de combustible de las tierras salvajes alrededor de los objetivos de contrafuerza por las cargas de combustible de las ciudades de EE. UU. y Rusia.

Para comprender las cargas de combustible de las ciudades de EE. UU. y Rusia, me baso en el trabajo de Toon et al. ( 2007 ). Toon y sus colegas asumieron que, en las ciudades, existe una relación directa entre la cantidad de combustible en un área de la ciudad determinada y la densidad de población de la ciudad. [9] Para entender esa relación, Toon et al. ( 2007 ) revisó la literatura sobre las cargas de combustible conocidas de otras ciudades, incluidas San José, Hamburgo y algunas otras ciudades de los EE. UU.

 Fuente: Figura 9 de Toon et al. ( 2007 )

Toon et al. ( 2007 ) encontró que la densidad de población parecía predecir razonablemente bien la carga de combustible encontrada en investigaciones anteriores, aunque no perfectamente. Luego, los autores utilizaron este método para predecir las cargas de combustible en las 50 ciudades más densamente pobladas en trece países clave, incluidos EE. UU. y Rusia: [10]

 Fuente: Adaptado de la Tabla 13 de Toon et al. ( 2007 )

Luego me baso en el trabajo de Small y Bush ( 1985 ), quienes creo que han hecho el mejor trabajo sobre el humo generado por los escenarios de contrafuerza. Small y Bush informan sobre las cargas de combustible de las áreas silvestres que rodean los objetivos de contrafuerza tanto en EE. UU. como en Rusia. Comienzan identificando objetivos de contrafuerza plausibles en los EE. UU. y Rusia, y luego clasifican las áreas circundantes por tipo de ecosistema. Luego utilizaron datos publicados por el Sistema Nacional de Clasificación de Peligros de Incendios (NFDRS) del Servicio Forestal de EE. UU. para comprender las cargas de combustible en cada uno de los tipos de ecosistemas.

 Fuente: Adaptado de la Tabla 1 de Small y Bush ( 1985 )

Luego tomo el promedio de estas cargas de combustible , que cada carga de combustible ponderó por el porcentaje de objetivos de contrafuerza que están rodeados por un ecosistema particular, para obtener el rango de posibles cargas de combustible para las áreas que rodean los objetivos de contrafuerza en general: 0,03–0,17 g/ cm2.

Small y Bush ( 1985 ) señalan que las estimaciones previas de la cantidad de humo generado durante la orientación contra la fuerza utilizan cargas de combustible mucho más altas; argumentan que es errónea. Citando modelos bien considerados para predecir el comportamiento del fuego en áreas silvestres, Small y Bush ( 1985 ) afirman que “…los factores de carga utilizados por Crutzen y Birks y por Turco et al…son más apropiados para bosques talados con abundante hojarasca ( ‘barra’) que para la vegetación natural. Dichos valores sobrestiman en gran medida la cantidad de combustible que se puede quemar en un intercambio nuclear” (p. 469).

Me inclino a estar de acuerdo con Small y Bush ( 1985 ), pero no estoy muy seguro. Por lo tanto, utilizo una gama de posibles cargas de combustible en mi modelo. El valor del percentil 5 proviene del límite inferior del promedio ponderado que estimé utilizando los datos informados por Small y Bush: 0,03 g/cm3. El percentil 95 proviene del límite superior del valor de carga de combustible más alto asumido por los investigadores del autor: 0,55 g/cm2 (en negrita en la tabla anterior).

Debido a que pongo más peso en las cargas de combustible informadas por Small y Bush ( 1985 ), asumo que la distribución de las cargas de combustible tiene una distribución logarítmica normal. La distribución de probabilidad resultante se ve así:

Finalmente, estimo el factor por el cual las zonas silvestres alrededor de los objetivos de contrafuerza son menores que las cargas de combustible en las ciudades de EE. UU. y Rusia dividiendo la carga de combustible de las zonas silvestres que rodean los objetivos de contrafuerza (0,03 g/cm2– 0,55 g/cm2) por las cargas de combustible de ciudades de EE. UU. y Rusia (18 g/cm2 y 12 g/cm2, respectivamente). A esto lo llamo Factor de Carga de Combustible de Contrafuerza (CFL).

Encuentro que los incendios en áreas silvestres alrededor de objetivos de contrafuerza solo producirían alrededor del 1,1% del humo que generarían los incendios en las ciudades rusas (CFL de 0,011 en promedio).

De manera similar, encuentro que los incendios en áreas silvestres producirían alrededor del 1,6% del humo que generarían los incendios en las ciudades de EE. UU. (CFL de 0,016 en promedio).

Puedo agregar estos términos a mis ecuaciones, que luego se pueden usar para estimar la cantidad de humo producido por los ataques de contrafuerza contra los EE. UU. y Rusia.

Cuando conecto el número de objetivos que EE. UU. y Rusia atacarían cada uno durante un primer ataque de contrafuerza, encuentro que los objetivos de contrafuerza de EE. UU. Contra Rusia producirían entre 0.11 Tg y 2.5 Tg de humo y los objetivos de contrafuerza de Rusia contra EE. UU. producir entre 0,31 Tg y 6,1 Tg de humo. En total, espero que los objetivos de contrafuerza entre EE. UU. y Rusia produzcan alrededor de 2,4 Tg de humo:

Pero hay una excepción importante a la regla general de que los objetivos de contrafuerza tienden a estar en áreas más remotas. Es bastante probable que un componente clave de un ataque de contrafuerza de EE. UU. o Rusia sea obstaculizar los sistemas de comando, control y comunicaciones de liderazgo de los demás (LC3), en otras palabras, las personas y los sistemas responsables de autorizar y llevar a cabo ataques nucleares. Para hacer esto con éxito, ambos países probablemente apuntarían a los capitales de los demás. Debido a que Moscú y Washington DC son ciudades relativamente densas, las detonaciones nucleares generarían una buena cantidad de humo, más que otros objetivos de contrafuerza y ​​más de lo que represento en la estimación de humo anterior.

Para explicar mejor esto, estimo el humo generado por múltiples detonaciones nucleares tanto en Washington DC como en Moscú. Hago esto usando nuevamente las ecuaciones que derivé de Toon et al. ( 2007 ), que utilicé para estimar la cantidad de humo generado en función de la escala del ataque a las ciudades.

A diferencia de lo anterior, donde utilicé funciones que reflejan la relación entre el número total de detonaciones nucleares y el humo, las siguientes transformaciones de esas fórmulas representan la relación entre el número objetivo, que se basa en la suposición de que las ciudades se priorizarían sobre la base de densidad de población y humo:

Debido a que se supone que el número objetivo se basa en la densidad de población, puedo usar datos demográficos sobre ciudades rusas y estadounidenses para comprender qué número objetivo serían Moscú y Washington DC. Washington DC es la decimoséptima densidad de población más alta de los EE. UU. , y Moscú es la ciudad más grande de Rusia , y presumiblemente la más densa. Por lo tanto, puedo conectar 17 y 1 en los respectivos países anteriores para comprender cuánto humo se generaría al atacar a Rusia. Cuando hago esto, encuentro que cada detonación nuclear de 500 kt en CC y cada detonación nuclear de 300 kt en Moscú generan alrededor de 0,11 Tg y 0,455 Tg de humo, respectivamente.

Espero que EE. UU. y Rusia detonen múltiples armas nucleares en las capitales de los demás para aumentar la probabilidad de decapitar el LC3 de los demás. Para dar cuenta de esto, multiplico la cantidad de humo generado por una detonación nuclear en cada ciudad por el número total de bombas que espero que detonen; supongo que entre 3 y 10 cada una. [11] Descubrí que, si tanto EE. UU. como Rusia apuntaran a las capitales de los demás, se generarían entre 2,3 Tg y 5,4 Tg de humo.

Luego multiplico esto por la probabilidad de que EE. UU. y Rusia apunten a las capitales de los demás, lo que me da la cantidad esperada de humo generado por los ataques en Moscú y Washington DC. Puse esta probabilidad en algún lugar entre el 50% y el 100%, porque creo que es más probable que apunten a los capitales de los demás, pero tienen cierta incertidumbre sobre la probabilidad exacta de que lo hagan. Encuentro que un ataque de contrafuerza en Moscú y Washington DC generaría entre 1,5 Tg y 4 Tg de humo (2,6 Tg en expectativa).

Cuando sumo el humo generado por los ataques de contrafuerza en áreas remotas más los ataques de contrafuerza en Washington DC y Moscú, encuentro que los ataques de contrafuerza por parte de EE. UU. y Rusia generarían entre 2,2 Tg y 7,3 Tg de humo, o 3,9 Tg en expectativa.

Apéndice D: si cree que la orientación contravalor es inevitable

Como se discutió anteriormente, la cantidad de humo generado por una guerra nuclear entre los EE. UU. y Rusia es bastante sensible a los parámetros en los que los expertos bien informados discrepan razonablemente. En particular, si EE. UU. y Rusia apuntarían a las ciudades de los demás hace una gran diferencia en la cantidad de humo generado por un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia. Los resultados también son sensibles a la probabilidad de que la selección de objetivos de contravalor se intensifique, llegando eventualmente al punto en que se lanzaron cientos de bombas nucleares sobre ciudades e industrias estadounidenses y rusas.

A continuación, exploro dos escenarios alternativos que ilustran cómo cambiarían mis resultados si tuviera puntos de vista relativamente extremos sobre la probabilidad de una orientación de contravalor y la probabilidad de que la orientación de contravalor se intensifique.

En el escenario 1, asumo que ni EE. UU. ni Rusia utilizarían ningún objetivo de contrafuerza, sino que se centrarían exclusivamente en una estrategia de objetivos de contravalor. Supongo que la probabilidad de aumento del contravalor es la misma que en mi modelo de caso base.

Este escenario generaría 79 Tg de humo en expectativa, aumentando las posibilidades de un invierno nuclear lo suficientemente severo como para causar la extinción humana a alrededor del 77% (con la condición de que haya una guerra nuclear entre Estados Unidos y Rusia en primer lugar).

En el Escenario 2, asumo que, además de depender exclusivamente de los objetivos de contravalor, es menos probable que el intercambio nuclear de contravalor permanezca limitado o se intensifique en una cantidad moderada, y es mucho más probable que se convierta en una guerra nuclear de contravalor a gran escala.

(Véanse las notas finales en la tabla sobre distribuciones [12] .)

Encuentro que el Escenario 2 generaría mucho más humo que el Escenario 1 o el caso base, alrededor de 94 Tg en expectativa. Con esa cantidad de humo, es muy probable que el Escenario 2 (~85%) provoque un invierno nuclear lo suficientemente severo como para representar una amenaza de extinción. Para aquellos que sostienen la opinión de que los objetivos de contravalor son inevitables y muy probable que se intensifiquen, este hallazgo respalda la conclusión de que una guerra nuclear entre Estados Unidos y Rusia plantea un riesgo de extinción.

Ediciones y correcciones

19 de diciembre de 2019: encontré un error tipográfico en una fórmula en mi modelo Guesstimate que provocó que el nodo que calculaba la cantidad de humo que se generaría como resultado de la orientación de contravalor a gran escala contra los EE. UU. se refiriera a un nodo incorrecto. Originalmente escrita como “0.664*(NON^0.63)”, la fórmula se refería a la cantidad de armas nucleares que probablemente se usarían en un ataque de contrafuerza contra Rusia, en lugar de la cantidad de armas nucleares que probablemente se usarían en un ataque de contrafuerza a gran escala contra Rusia. EE. UU., que habría leído “0.664*(NON7^0.63)”. Cuando corregí esto, la cantidad de humo generado por un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia se redujo de 20 Tg a 16 Tg.

19 de diciembre de 2019: encontré errores tipográficos en las fórmulas de mis modelos Guesstimate que utilizo para estimar el cambio de temperatura y precipitación que provocaría una determinada cantidad de humo. En lugar de ingresar las fórmulas correctas: “-0.276 TSG1-5.55″ y “-0.0485 TSG1-0.938″, ingresé “-0.085 TSG1-0.938″ y “-0.276TSG1-0.938.” Cuando corregí esto, el cambio de temperatura pasó de -2,3 grados centígrados a -1,7 grados centígrados, y el cambio porcentual en la precipitación aumentó de -5,4 % a -10 %. XX de noviembre de 2019: Kit señaló que la forma en que originalmente consideré el hecho de que un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia podría permanecer limitado, escalar una cantidad moderada o escalar a una guerra nuclear a gran escala hace que mis distribuciones de probabilidad representen la cantidad de humo producido durante cada escenario para ser artificialmente estrecho. Esto sucedió porque calculé la cantidad esperada de ojivas nucleares que se utilizarían en los tres escenarios de intercambio nuclear en lugar de muestrear la cantidad de ojivas utilizadas en los diversos escenarios en proporción a la probabilidad de que ocurriera un escenario de escalada determinado (consulte el comentario de Kit para más detalles). Más concretamente, me aproximé al tamaño del intercambio nuclear esperado tomando la suma de los productos del número de ojivas utilizadas en cada escenario y la probabilidad de que ocurra cada escenario. Este enfoque fue problemático porque el escenario de intercambio nuclear “esperado” nunca tomó los valores en el extremo superior del escenario de intercambio a gran escala (es decir, casos en los que se utilizan muchos cientos de ojivas nucleares). Y debido a que la relación entre el número de ojivas detonadas y la cantidad de humo expulsado a la atmósfera no es lineal, el truncamiento de los valores extremos en la cola derecha se exacerba aún más cuando estimo la cantidad de humo generado por el intercambio nuclear “esperado”. . Ozzie Gooen me ayudó a encontrar una solución para esto en Guesstimate. Como resultado del cambio, mi estimación de la cantidad de humo que esperaríamos que se generara subió de 16 Tg a 18 Tg de humo. Además, los límites superior e inferior del intervalo de confianza también se hicieron más grandes y ligeramente más anchos (lo que indica una mayor incertidumbre que el modelo original).

19 de diciembre de 2019: mi modelo original asumía que todas las ciudades objetivo durante el objetivo de contravalor serían atacadas con una sola bomba nuclear (del tamaño medio en el arsenal de EE. UU./Rusia). Esta suposición me llevó a subestimar la cantidad de humo que generaría un intercambio nuclear entre Estados Unidos y Rusia. Ahora asumo que EE. UU. y Rusia lanzarían bombas nucleares adicionales sobre las grandes ciudades, en la medida en que las bombas adicionales aumentarían significativamente el número de muertos. Cuando hice este cambio, la cantidad de humo que se esperaba que generara un intercambio nuclear entre EE. UU. y Rusia aumentó de 18 Tg a 25 Tg de humo.

19 de diciembre de 2019: mi modelo original asumía que todos los objetivos de contrafuerza, además de los sistemas de comando, control y comunicaciones de liderazgo (LC3) en Washington DC y Moscú, estarían en áreas rurales. En realidad, algunos objetivos de contrafuerza, como las bases aéreas y navales, estarían en ciudades pobladas o cerca de ellas, donde la cantidad de humo generada por las detonaciones nucleares sería mucho mayor que la generada por las detonaciones en áreas rurales. No tener esto en cuenta me hizo subestimar la cantidad de humo que se lanzaría a la atmósfera en un escenario de contrafuerza. Cuando revisé mi modelo para tener en cuenta el hecho de que varias ciudades grandes probablemente se verían afectadas por detonaciones nucleares en objetivos urbanos de contrafuerza.

Tomado de: https://forum.effectivealtruism.org/posts/pMsnCieusmYqGW26W/how-bad-would-nuclear-winter-caused-by-a-us-russia-nuclear