Une équipe de chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a découvert que les conséquences climatiques mondiales d'un échange régional d'armes nucléaires pourraient aller d'un impact minimal à un refroidissement plus important durant des années.

Les cinq scientifiques du LLNL ont examiné le potentiel de changements climatiques mondiaux causés par de grands incendies urbains déclenchés lors d'un hypothétique échange nucléaire régional de 100 armes nucléaires de 15 kilotonnes entre l'Inde et le Pakistan.

Ce scénario, qui a été examiné dans plusieurs autres études récentes, a été évalué par des scientifiques du laboratoire à l'aide de deux modèles haute fidélité pour la première fois et a pris en compte de nouveaux facteurs.

"L'un des nouveaux aspects de notre travail est que nous avons examiné la dépendance des effets climatiques sur différentes quantités de carburant disponibles à l'emplacement de la détonation et de l'incendie qui a suivi, " a déclaré l'ingénieur en mécanique LLNL Katie Lundquist, le chef de l'étude et co-auteur de l'article de l'équipe.

L'équipe a examiné une gamme de possibilités de chargement de combustible sur le site de l'incendie et les caractéristiques du panache, telles que la composition de la fumée et les propriétés des aérosols, résultant en une meilleure compréhension de la sensibilité du modèle à ces facteurs.

Le document de l'équipe a été publié la semaine dernière dans le Journal de recherche géophysique :Ambiances, une publication de l'American Geophysical Union.

On pense que si la détonation de plusieurs armes nucléaires provoque de grands incendies, l'émission de fumée pourrait bloquer la lumière du soleil et affecter le climat mondial.

Dans leur étude, les scientifiques de Livermore ont simulé l'impact climatique mondial à l'aide de nouveaux modèles pour prédire les panaches de suie provoqués par le feu jusqu'au sommet de la troposphère et au-delà. Ils ont découvert que lorsque la fumée des incendies reste dans la basse troposphère (qui a une hauteur d'environ six à 11 milles), il est rapidement éliminé et l'impact climatique est minime.

Cependant, lorsque les incendies injectent de la fumée dans la haute troposphère ou plus, plus de fumée est transportée vers la stratosphère (la couche de la troposphère jusqu'à une hauteur d'environ 30 miles), où suffisamment de lumière est bloquée pour provoquer un refroidissement global de la surface.

"Nos simulations montrent que la fumée de 100 tempêtes de feu simultanées bloquerait la lumière du soleil pendant environ quatre ans, au lieu des huit à 15 ans prévus dans d'autres modèles, " ont écrit les chercheurs de Livermore.

Ils croient que dans ce cas, la lumière du soleil bloquée provoquerait probablement un refroidissement maximal moyen mondial de 1 à 1,5 degrés Kelvin pendant environ quatre ans, dit Lundquist.

En étudiant l'impact de la charge de combustible sur le climat mondial, l'équipe a découvert que s'il n'y avait des incendies que dans les zones suburbaines, il y aurait peu ou pas d'effet sur le climat. Inversement, ils ont conclu que les incendies dans les zones urbaines densément peuplées pourraient produire un refroidissement trois fois supérieur à l'impact de l'éruption de 1991 du volcan du mont Pinatubo aux Philippines.

Les panaches d'incendie individuels sont modélisés à l'aide du modèle Weather Research and Forecasting (WRF) et la réponse climatique est prédite en injectant les émissions de carbone noir simulées par WRF dans le modèle Energy Exascale Earth System (E3SM).

Cette étude représente la première fois le système E3SM à plus haute résolution, développé par le Bureau des sciences du ministère de l'Énergie (DOE), a été appliqué pour examiner les effets climatiques d'un échange d'armes nucléaires.

Lee Glasgow, un autre co-auteur de l'article de la revue et le leader du Lab's National Atmospheric Release Advisory Center (NARAC), a déclaré que l'étude de deux ans a montré qu'il existe encore beaucoup d'incertitude quant à l'impact climatique mondial d'un échange régional d'armes nucléaires.

"Les recherches précédentes n'ont pas été concluantes sur les conséquences que pourraient avoir pour le climat mondial un échange régional d'armes nucléaires, " a déclaré Glascoe. " Ce document met en évidence que de nombreux processus localisés, tels que la densité du carburant et l'intensité du feu, pourrait conduire aux résultats mondiaux. »

C'est aussi la première fois, Glascoe a noté, que les scientifiques du LLNL de la NARAC et du Climate Program ont collaboré à une étude scientifique.

« Cet effort conjoint a une importance. Nous avons combiné des événements locaux liés aux conditions météorologiques, qui est quelque chose dans lequel NARAC se spécialise, avec les événements climatiques mondiaux, qui est quelque chose dans lequel le Programme Climat se spécialise."

En plus de Lundquist et Glascoe, les autres auteurs des articles sont le scientifique atmosphérique Qi Tang; David Bader, le responsable du Programme Climat; et Benjamin Wagman, un post-doctorant fait maintenant partie du personnel des laboratoires nationaux Sandia au Nouveau-Mexique.