ב-1983 מחקר של ה-TTAPS (ראשי התיבות של שמות המשפחה של המחברים, ר.פ טורקו, או.ב טון, ט.פ אקרמן, ג'.ב פולאק וקארל סייגן) נטל על עצמו לבדוק באופן סיסטמי את ההשלכות האטמוספיריות; הם הושפעו חלקית לכתוב את המחקר על ידי ההצעות של דוקטור א.מ זלצברג (שבניגוד לכותבי ה-TTAPS, האמין שהאבק הראשוני שייזרק לאוויר יהיה האחראי הראשי לשינויים האקלימיים) ומאפקטי הקירור בעקבות סופות האבק של מאדים. על מנת לבצע חישוב של האפקט הם השתמשו במודל דו-ממדי מפושט מאוד של אטמוספירת כדור הארץ והניחו שהתנאים הנתונים בקו רוחב מסוים הם קבועים. המודל גם הניח ארץ מוצקה ושטוחה.
דו"ח WCRP (1986)‎.
בשנת 1986 הארגון המטאורולוגי העולמי מינה את ג'.ס גוליסטין ונ.א פיליפס לסקור את המצב המדעי של הנושא. הם מצאו שמחקרים הניחו באופן כללי תרחיש שבו מחצית מכלי הנשק הגרעיניים בעולם ינוצלו, בעוצמה של 5000Mt בקירוב, הורסים 1,000 ערים בקירוב, ויוצרים כמויות גדולות של עשן פחמני.
העשן שייווצר יהיה אטום ברובו לקרינה מהשמש אבל עביר לקרינה תת-אדומה, ובכך יקרר על ידי חסימת אור השמש אבל לא יגרום לחימום על ידי הגברת אפקט החממה.
הצפיפות האופטית של העשן יכולה להיות גדולה מאוד. שרפות יער ממטרות לא-עירוניות עשויות להגדיל את תוצרי הרסיסים עוד יותר. אבק מהתפוצצויות הקרובות לקרקע נגד מטרות קשיחות תורם גם כן; כל פיצוץ שווה ערך ל-1 מגה-טון יכול לשחרר עד 5 מיליון טונות של אבק, אבל הרוב ייפול במהירות: אבק בגובה רב מוערך בטווח של 0.1-1 מיליון טון פר פיצוץ שווה ערך ל-1 מגה-טון. שרפה של נפט גולמי עשויה גם לתרום באופן משמעותי.
מודלים חד ממדיים של הולכת חום שנעשה בהם שימוש במחקרים אלה הפיקו טווח של תוצאות, עם שיעורי קירור של 15-42°C בטווח זמן של 14–35 ימים לאחר המלחמה, עם "קו בסיס" של 20°C בקירוב. חישובים יותר מתוחכמים התבססו על שימוש במודלים אקלימיים עולמיים תלת ממדיים (הדבר נחשב לפרימיטיבי בסטנדרטים של ימינו) ונתנו תוצאות דומות: הטמפרטורה תרד בשיעור של 20 עד 40°C, אבל באופן התלוי באזור.
כל החישובים מראים התחממות גדולה (עד 80°C) בקצה שכבת העשן בגובה של כ-10 קילומטרים; דבר זה מרמז על שינוי מבני במחזוריות ועל האפשרות של מעבר הענן לקווי רוחב נמוכים יותר ואל חצי הכדור הדרומי.
הדו"ח לא ניסה להשוות בין תמותת בני אדם מהקור שלאחר המלחמה לבין התמותה מהפיצוצים.
TTAPS (1990)‎.
ב-1990, במסמך שכותרתו אקלים ועשן: אומדן של חורף גרעיני, TTAPS נתנו תיאור יותר מפורט של ההשפעות האטמוספיריות לטווח הקצר והארוך של מלחמה גרעינית באמצעות שימוש במודל תלת ממדי:
חודש 1 עד 3: 10% עד 25% מהפיח שנזרק מסולק מיידית על ידי משקעים, כאשר השאר מועבר על פני הגלובוס בפרק זמן של שבוע עד שבועיים.
חישובים של הוועדה המדעית לענייני סביבה (SCOPE) להזרקת עשן בחודש יולי: ירידה של 22°C בקווי הרוחב המרכזיים. ירידה של 10°C באזורי אקלים לחים. הפחתה של 75% בכמויות הגשמים בקווי הרוחב המרכזיים. ירידה בעוצמת האור בין 10% בקווי רוחב דרומיים עד 90% באזורים שבהם הזרקת העשן חזקה.
חישובים של SCOPE להזרקת עשן בחורף: ירידה של 3 עד 4 מעלות צלזיוס. שנה עד שלוש שנים לאחר מכן: 25% עד 40% מהעשן מתייצב באטמוספירה. העשן יציב למשך שנה אחת בקירוב. טמפרטורת קרקע נמוכה במספר מעלות מתחת לנורמה. ירידה בטמפרטורת פני האוקיינוסים של 2 עד 6°C. התרוקנות של 50% משכבת האוזון שתגרום לעלייה של 200% בקרינת ה-UV שמגיעה לקרקע.
ויכוח מדעי.
התקשורת דיווחה וביקרה בהרחבה את המחקר של TTAPS. הביקורות לא נתמכו על ידי מודלים אלטרנטיביים שנבדקו . מחקרים שנערכו לאחרונה (2006) הוכיחו שעשן מסופות אש עירוניות במלחמה אזורית יגרום לקירור ארוך טווח של כדור הארץ אבל באופן פחות דרמטי מתרחיש החורף הגרעיני.
אחת מן ההנחות בתאוריות של היווצרות חורף גרעיני כתוצאה משריפות ענקיות (Large Area Fires), קרי שריפות הבוערות סימולטנית בשטחים רחבים של עשרות קמ"ר, היא כי זמינות החמצן במרכזן של שריפות כאלו היא נמוכה וכתוצאה מכך תגדל כמות החלקיקים הפחמניים שיפלטו לאטמוספירה ויחסמו את קרני השמש. מיכאל פורה וג'ק סרמק פיתחו שיטה להדמיה במודלים פיזיקליים של שריפות ענק והראו באמצעות הדמיות כאלו כי ההנחה של חוסר חמצן בשריפות ענק היא שגויה. הדמיות אלו הראו כי האוויר החם הנוצר ליד הקרקע בשריפות ענק עולה כלפי מעלה בצורת פלומות חמות וביניהם ישנה תנועת כלפי הקרקע של אוויר משכבות האוויר העליונות. תנועה דומה מתקיימת ליד הקרקע במצבים מטאורולוגיים שכיחים. עבודתם פורסמה בכנס הבינלאומי שנערך בטוקיו על הדמיה במודלים ביולי 1988.
1. Poreh, M. and J. E. Cermak, Scale Model Simulation of Large Area Fire Plumes. Proceedings International Symposium on Scale Modeling, Tokyo, Japan July, 1988.
המחקר משנת 2006 על התוצאות של מלחמה גרעינית אזורית.
מחקר שהוצג בכנס השנתי של האיגוד האמריקני לגיאופיזיקה בדצמבר 2006 מצא שאפילו מלחמה גרעינית אזורית בקנה מידה קטן, יכולה לגרום אבדות ישירות כמו שהיו במלחמת העולם ה-2 ולהפריע לאקלים העולמי למשך עשור או יותר. כאשר התרחיש הוא של עימות גרעיני אזורי היכן ששתי אומות הנלחמות זו בזו באזורים סובטרופיים יעשו שימוש בכלי נשק גרעיניים בעלי עוצמה הגבוהה פי 50 מהפצצה שהוטלה על העיר הירושימה (כלומר, 15 קילוטון כל אחד) על מרכזים מאוכלסים ראשיים, החוקרים העריכו שיהיו אבדות של 2.6 מיליון עד 16.7 מיליון לכל מדינה.
כמו כן, עד חמישה מיליון טונות של פיח ישתחררו, שיגרום לקירור של מספר מעלות מעל אזורים גדולים של אמריקה הצפונית ואירואסיה, כולל אזורי גידול התבואה. הקירור יתמשך על פני מספר שנים ועשוי להיות "קטסטרופי" לפי החוקרים.
בארות הנפט של כווית במלחמת המפרץ.
השרפה של 526 בארות נפט כוויתיות במהלך מלחמת המפרץ הראתה את התוצאות של פליטות רחבות של חומר בצורת תרסיס לתוך האטמוספירה באזור גאוגרפי מוגבל; מודל חישובי מאולץ שנבדק בדיוק מתחת לתמרת העשן הראה שהטמפרטורה בזמן שיש אור יום עשויה לרדת עד 10 מעלות צלזיוס במרחק של 200 קילומטרים מהמקור.
פרופסור קרל סייגן מאוניברסיטת קורנל, ממחקר ה-TTAPS, ניבא בתוכנית הלילה של רשת ABC שהעשן משריפות הנפט יכול לגרום לאסון אקולוגי עולמי של עננים שחורים שתוצאתם היא קירור גלובלי. פרד סינגר, פיזיקאי לשעבר שהתמחה במדעי האטמוספירה והמומחה לשינויים אקלימיים, פטר את הנבואה של סייגן כשטויות, וחזה שהעשן יתפזר בתוך ימים ספורים. בספרו עולם רדוף שדים, סייגן נתן רשימה של טעויות שהוא עשה (כולל תחזיותיו על התוצאות שריפת בארות הנפט בכווית) כדוגמה של איך המדע הוא תהליך הכרוך בלמידה.
בתרבות הפופולרית.
יצירות רבות עוסקות במלחמות, שואה גרעינית או אסונות טבע (לדוגמה: ) וחלקן תיארו מציאות או התייחסו לאיום של חורף גרעיני. בתחום הקולנוע ניתן לציין את מטריקס (כאשר ההתרחשות מתוארת באנימטריקס) ו. בתחום המוזיקה ניתן לציין את Rust in Peace של מגאדת'.
המבול
הַמַּבּוּל הוא סיפור המתואר בספר בראשית ובו אלוהים מחליט למחות את בריאתו, על ידי שיטפון כלל עולמי אדיר, "כי השחית כל בשר את דרכו על הארץ". לצד זאת, מנחה אלוהים את נח, הצדיק שבדור, לבנות תיבה ענקית שבה ימלט את משפחתו וזוגות מכל בעלי החיים היבשתיים מפני האסון וכך יינצלו.
על פי הכרונולוגיה המקראית והמסורתית, המבול מתוארך לשנת 1656 ליצירת אדם הראשון, או 2104 לפנה"ס. אפשר לראות במבול סיפור בריאה נוסף, מכיוון שלפי הכתוב בתנ"ך נכחדו כל האנשים ובעלי החיים היבשתיים שנותרו מחוץ לתיבה, והאנושות התחילה מחדש מבני נח ונשותיהם.
הסיפור במקורות.
גזירת המבול.
לפי ספר בראשית, לאחר מעשה בני האלוהים ובנות האדם ראה אלוהים כי מעשי בני האדם ומחשבותיהם הם רעים, התחרט על כך שיצר את האדם והחליט למחות את כל החיים מעל פני האדמה. לפי סדר עולם האל גזר על המבול כבר בשנת 480 לחיי נח, אך נתן לבני האדם ארכה של 120 שנה לחזור בתשובה. לפי , נגזרה גזרת המבול מפני שפשעו בחמס. ב, מוסבר שחמס שונה מגזל בכך שאינו שווה פרוטה:
בניית התיבה.
בבראשית פרק ו', כשאלוהים חזה ברשעת האנושות, הוא החליט להשמידה במבול:
נח, אשר מתואר על ידי התורה כ"צדיק תמים בדורותיו", מצטווה על ידי אלוהים לבנות תיבה - סירה גדולה אשר בעזרתה יינצלו הוא ומשפחתו מפני המבול, יחד עם כל בעלי החיים. לפי פרקי דרבי אליעזר פרק כ"ג נמשכה הבניה 52 שנה.
אורכה של התיבה היה כ-150 מטרים, רוחבה כ-25 מטר, וגובהה היה עשירית מאורכה, כ-15 מטרים (גובה בניין בעל 5 קומות). להמחשה, ניתן לומר שגודלה של התיבה היה כשל נושאת מטוסים קטנה. לתיבה היו 3 קומות - "תחתיים שניים ושלישים". התיבה הייתה משוחה בכֹּפֶר (כנראה אספלט) מבפנים ומבחוץ כדי למנוע חדירת מים אליה וגגה היה משופע.
אל התיבה נצטווה להביא זוג יחיד מכל מין של חיות ועופות טמאים ושבעה זוגות ממיני הבהמות והעופות הטהורים, כדי שמהם יתחדש העולם שלאחר המבול. לפי הנאמר בתורה הגיעו החיות הטמאות אל התיבה לבדן, בלי שהיה נח צריך לחפש אחריהן: . בשנת שש מאות לחיי נח, החל המבול לרדת על הארץ.
מהלך המבול.
התורה מציינת שהמבול החל בשבעה עשר לחודש השני, כאשר גשם זלעפות החל לרדת ומעיינות החלו לנבוע בעוצמה. הגשם ירד במשך 40 יום, ונחשולי המים כיסו את כל הארץ, ואף את פסגות ההרים הגבוהים. כעבור 150 יום נעצרה התרבות המים, והם החלו לפחות אט אט. בשבעה-עשר לחודש השביעי נחה התיבה על הרי אררט. באחד לחודש העשירי נראו ראשי ההרים.