El invierno nuclear

Un artículo de nuestro compañero Benito Fuentes López (@metbeni), meteorólogo de la Delegación de AEMET en Valencia

Actualizado noviembre 2023

Estas estremecedoras consecuencias llevaron a que los líderes de los Estados Unidos y la Unión Soviética tomaran conciencia de la gravedad del problema pues hasta entonces se pensaba que una de las dos naciones podría salir victoriosa de una contienda nuclear. En aras de una suavización de la guerra fría se llevó a cabo una reducción del número de armas nucleares que, sobre el papel, eran mera representación puesto que se desmantelaron las ojivas ya obsoletas al mismo tiempo que se desarrollaban otras más modernas y efectivas.

Así, de las 62 000 armas nucleares a mediados de los ochenta se pasó a las cerca de 14 000 que existen en la actualidad (2022), de las cuales el 90% pertenecen a EEUU y Rusia y el 10% restante se lo reparten Francia, Gran Bretaña, China, India, Pakistán, Israel y, quizás, Corea del Norte. El empleo de una mínima fracción sería suficiente para sumir el planeta en el caos más absoluto.

Uno de los efectos de una explosión nuclear es la formación de potentes corrientes ascendentes que arrastran verticalmente todo tipo de partículas y que confieren la característica forma de hongo. Asimismo, las detonaciones en áreas urbanas producen incendios virulentos, los llamados de sexta generación, indomables y capaces de consumir la práctica totalidad de los restos de las ciudades en tormentas ígneas o tormentas de fuego similares a las acontecidas en Dresde, Hamburgo o Tokio durante la Segunda Guerra Mundial.

En una conflagración nuclear tanto las bombas como los incendios posteriores inyectarían ingentes cantidades de polvo, hollín, humo y cenizas hasta alturas cercanas a los 80 kilómetros. Aproximadamente el 30-35% de las cenizas quedarían en la troposfera y serían barridas por la precipitación en las horas o días posteriores mientras que el 60-65% se inyectarían a la estratosfera, donde el tiempo de residencia es muy superior debido a la estabilidad de esta capa y al pequeño tamaño de las partículas. Aproximadamente la mitad del material permanecería entre cuatro y seis años en la estratosfera; a los siete o nueve años quedaría el 20% y a los diez o doce quedarían pocos restos.

La cantidad inyectada se mide en millones de toneladas o teragramos (Tg) y, según el escenario bélico, oscila entre 5 y 150 Tg. Para poner este dato en contexto, los grandes incendios forestales (Canadá en 2017, Siberia en 2019, Australia en 2020) liberan en promedio menos de 1 centésima de teragramo, entre 500 y 15 000 veces menos. 

Para el estudio de las consecuencias de una guerra nuclear se utilizan modelos numéricos que simulan la descarga masiva de aerosoles en la estratosfera y sus efectos en el sistema climático. En el presente artículo se han seleccionado seis posibles escenarios tomados de las referencias consultadas y que se detallan al final del documento:

• Escenario 1: conflicto nuclear de pequeña escala entre India y Pakistán; 27 millones de fallecidos directos, tres veces superior al total de la Primera Guerra Mundial. Se inyectan 5 Tg de cenizas a la estratosfera como resultado del lanzamiento de cien ojivas nucleares de 15 kilotones. (Las bombas lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki fueron de 16 y 21 kilotones respectivamente).
• Escenario 2: conflicto nuclear entre India y Pakistán. Se lanzan 295 ojivas de 15 kilotones; 52 millones de fallecidos directos, similar al total de la Segunda Guerra Mundial. Se inyectan 16.1 Tg.
• Escenario 3: conflicto nuclear entre India y Pakistán. Se lanzan 295 ojivas de 50 kilotones; 97 millones de fallecidos directos. Se inyectan 27.3 Tg
• Escenario 4: conflicto nuclear entre India y Pakistán. Se lanzan 295 ojivas de 100 kilotones; 127 millones de fallecidos directos. Se inyectan 36.6 Tg.
• Escenario 5: conflicto nuclear entre EEUU y Rusia en el que se emplea un tercio de sus arsenales nucleares; 164 millones de fallecidos. Se inyectan entre 46.8 y 50 Tg.
• Escenario 6: guerra nuclear total entre EEUU y Rusia en el que se emplean todos sus arsenales nucleares; 360 millones de fallecidos directos. Se inyectan 150 Tg.

En todos ellos el enfrentamiento es corto. Una semana es suficiente para que los países beligerantes lancen todo o parte de su arsenal sobre el enemigo y se devasten mutuamente. Inmediatamente después acontecería lo peor: más allá de la destrucción a nivel regional, las consecuencias climáticas serían globales, lentas, agónicas y afectarían también a territorios neutrales que poco o nada tuviesen que ver con la conflagración. 

Examinemos las consecuencias del conflicto por orden de aparición.

Oscuridad nuclear

El humo generado en los grandes incendios forestales se extiende horizontalmente con rapidez pudiendo ser detectado incluso a simple vista pocos días después sobre un continente distinto de donde fue emitido. Podemos imaginar qué ocurriría si lo multiplicamos por un factor 500 o 15 000. La primera consecuencia sería una brusca e inmediata reducción de la energía que recibe la superficie del planeta. Las finas partículas de hollín absorben la radiación solar y la reemiten de vuelta al exterior. Paradójicamente, las partículas que día a día libera la humanidad como consecuencia de la quema de combustibles fósiles, la construcción o la industria están limitando que el calentamiento global sea un tercio superior al ya registrado. En los escenarios 2 al 4 la reducción estaría entre el 20% y el 40% mientras que en el 6 superaría el 75%. Para poner estos datos en contexto, la mayor erupción volcánica del siglo XX (Pinatubo, 1991) redujo la radiación solar incidente en un 2.5%.

En contra del imaginario popular, solamente en el peor escenario se produciría una noche perpetua. En el resto, el azul del cielo se oscurecería (sobre todo en los escenarios 3 a 5) y el sol calentaría con extrema debilidad, similar a cuando está cerca del horizonte o cuando está velado por nubes altas. Probablemente los amaneceres y atardeceres luciesen un intenso anaranjado y rojizo dotándolo de una inusual y cínica belleza. Este oscurecimiento se originaría pocos días después del conflicto, persistiría al menos durante cinco años y, a medida que las partículas fuesen cayendo por gravedad se iría reduciendo el efecto aunque no se registrarían valores normales hasta transcurrida al menos una década. (En el caso de las grandes erupciones el periodo medio de residencia es solamente del orden de un año porque las partículas son inyectadas a altitudes inferiores y porque son de mayor tamaño; de modo que los efectos son menores y cortos).

Invierno perpetuo

La consecuencia climática más llamativa sería sin duda alguna el acusado enfriamiento en todos los puntos del planeta como consecuencia directa de la disminución de la intensidad de la radiación solar. En los escenarios 2 al 4 la reducción global de temperatura estaría entre dos y seis grados mientras que en el escenario 6 sería superior a diez grados. Para poner estos valores en contexto, durante el pico de la última glaciación la temperatura global fue solamente cinco grados inferior a la registrada al comienzo de la Revolución Industrial (y pone de relieve que, en contra de la percepción humana, el incremento casi asegurado de dos grados para el final del presente siglo es un dato muy relevante y significativo).

Este enfriamiento sin precedentes sería más acusado en tierra que en el océano y mayor en el hemisferio norte que en el sur al poseer más tierras emergidas. En los escenarios 2 al 4 la reducción en tierra estaría entre cuatro y ocho grados mientras que en el 6 sería superior a los diecisiete grados. El pico se alcanzaría entre el segundo y el tercer año tras el conflicto y las temperaturas en tierra no se recuperarían al menos hasta pasados quince años. En el caso oceánico habría que esperar más tiempo debido a la superior inercia y, por esta razón, a escala global la temperatura no alcanzaría valores normales hasta transcurridas unas cuantas décadas.

El peor escenario, el de una guerra total, es estremecedor. Muchas regiones del planeta registrarían temperaturas inferiores a cero grados durante al menos dos años seguidos. En Ucrania, por ejemplo, la temperatura superaría ese umbral durante pocos días de julio y agosto. En la imagen siguiente se observa que durante el segundo año de postguerra la temperatura media anual habría descendido en algunas regiones hasta veinticinco grados por debajo de los valores promedio anteriores al conflicto.

Los datos del estudio de Robock et al. (2007) permiten reconstruir con más detalle los escenarios 5 y 6 en el caso de España. En la figura 7 se aprecia cómo el desplome de temperatura es prácticamente inmediato (el triángulo rojo marca el inicio del conflicto). En el escenario 6, la Península se sumiría en un helador e ininterrumpido invierno de más de cinco años de duración. Habría que esperar casi siete para que los meses más cálidos se acercasen a la línea que marca la media de abril. Doce años después los inviernos seguirían siendo muy fríos y los veranos frescos. En el caso de Canarias el descenso sería menor en términos absolutos pero se mantendría en un invierno más prolongado de hasta nueve años de duración en ambos escenarios. Se necesitarían al menos dos décadas para acercarse a valores promedio anteriores a la guerra.

Cabe observar cómo los efectos del escenario 6 (en el que se libera el triple de material) no triplican los del escenario 5. Si la cantidad de cenizas en la estratosfera es muy alta, las partículas de niveles superiores acaparan la mayoría de la radiación y dejan poca a sus vecinas de abajo, de modo que la adición de nuevo material no supone un cambio notable.

La cobertura de hielo marino también crecería en consonancia, lo que aumentaría el albedo medio planetario y realzaría el enfriamiento. En el escenario menos grave, el 1, el aumento de la cobertura sería del 20% en el Ártico y en torno al 50% en el Antártico. La cobertura nivosa en tierra también crecería. Pese a todo, el planeta no se convertiría de la noche a la mañana en un mundo cubierto por hielo similar al de las pasadas glaciaciones, en parte porque el proceso necesitaría escalas temporales superiores, en torno a decenas de décadas, y porque a medida que avanzaran los años la temperatura se iría recuperando poco a poco. Pero la razón importante se expone a continuación

Sequía planetaria

El tercer efecto sería una consecuencia de los dos anteriores: si se reducen la cantidad de calor y la temperatura, disminuyen la evaporación y la convección, esto es, las precipitaciones. En los escenarios 2 al 4 la reducción estaría entre el 15% y el 30% mientras que en el caso 6 sería del 60%. El pico de la disminución se alcanzaría a los cuatro años y no se recuperaría como mínimo hasta transcurridos veinte años.

La sequía sería devastadora y global y solamente en pocas regiones se incrementarían las precipitaciones. En un escenario normal estas zonas están bajo las ramas descendentes de la célula de Hadley. Los descensos verticales disminuyen la humedad relativa y suprimen las precipitaciones. En un escenario nuclear el enfriamiento disminuiría la intensidad de la célula de Hadley y sus ramas descendentes, de modo que en promedio la precipitación aumentaría ligeramente, como es el caso del Mediterráneo suroccidental. Incluso en un escenario medio como el número 3, las precipitaciones prácticamente desaparecerían en áreas de India, China Central y el sureste asiático como consecuencia de la supresión del monzón.

Particularizando para España y los escenarios 5 y 6, existen dos áreas claramente diferenciadas en la península. La mitad norte (por encima del paralelo 40) acusaría una drástica reducción de la precipitación media mensual en ambos escenarios mientras que la mitad sur registraría un régimen irregular alternando épocas secas y húmedas. El archipiélago canario incrementaría considerablemente sus precipitaciones durante una década.

Agujero global de la capa de ozono

Una fracción de la energía absorbida por el hollín calentaría la estratosfera. El aumento de temperatura en esta capa aumentaría las reacciones químicas que destruyen ozono y, por tanto, su abundancia decrecería rápidamente. Adicionalmente, las corrientes que elevan las cenizas también redistribuirían e incrementarían el aporte de óxidos de nitrógeno (NOx), vapor de agua y clorofluorocarbonos, todos ellos eficientes catalizadores en los procesos de destrucción de ozono.

El espesor de la capa de ozono se mide en unidades Dobson y presenta un valor medio igual a 300. En el caso del agujero antártico es inferior a las 220 unidades Dobson. Incluso en el escenario menos severo, el 1, el aumento de temperatura sería superior a cincuenta grados en puntos de la estratosfera y el espesor de ozono reduciría su valor medio por debajo de 220 unidades, es decir, el agujero se haría global y no se recuperaría hasta transcurrida más de una década. La reducción en latitudes polares del hemisferio norte alcanzaría el 60%, en latitudes medias el 40% y en el ecuador el 10%.

La consecuencia más dramática sería el incremento en la radiación ultravioleta que alcanza la superficie terrestre. Se estima que los carcinomas aumentarían más del 200% y la fotoinhibición más de un 130%, así como otros daños a materiales y estructuras. El sol calentaría menos pero, a la vez, sería más peligroso.

El índice UVI es una medida de la intensidad de la radiación ultravioleta incidente. La Organización Mundial de la Salud recomienda usar protección solar cuando el UVI es superior a 3 y evitar salir al exterior a partir de un UVI igual o superior a 8. Los valores típicos en la península ibérica en junio están entre 8 y 11. Bajo el escenario 1, el menos grave, el índice registraría valores entre 15 y 21. Los efectos sobre la piel que producen treinta minutos de exposición al sol en el mundo actual con un UVI igual a 8 serían equivalentes a los que producirían once minutos en el escenario 1 con un UVI igual a 21.

Colapso mundial de la agricultura y fallecimientos en masa

Si la radiación solar se reduce, las temperaturas se desploman y cesan las precipitaciones, es cuestión de tiempo que el mundo vegetal se vea afectado gravemente. Grosso modo, la producción primaria neta representa la cantidad neta de CO₂ atmosférico que pasa a formar parte de la materia orgánica a través de la fotosíntesis. La disminución sería más acusada en tierra que en el océano. En el escenario 3 alcanzaría el 100% por encima del paralelo 60 del hemisferio norte los tres primeros años; la mayoría de las cosechas en Norteamérica y Eurasia se reducirían entre el 25% y el 50% y mucho más en la costa este de EEUU-Canadá y el sureste asiático, donde las densidades de población son altísimas. En el océano también se empobrecerían los caladeros de pesca. En el escenario 6 se detendría la producción primaria a escala global pues la duración de la temporada de cultivo sería inferior a dos meses en gran parte del hemisferio norte y durante al menos cuatro años; a los siete años la reducción aún sería del 50%. En la figura 14 se observa que la duración de la temporada de cultivo en la península ibérica el primer año y en el escenario 6 sería inferior a un mes cuando lo normal es que exceda los doscientos días, es decir, una reducción de casi el 90%.

Por otro lado, la oscuridad más o menos acusada, el frío y la falta de agua inmediata alterarían las relaciones entre especies y llevarían a la extinción de muchas de ellas, sobre todo grandes herbívoros y carnívoros. Ante la falta de depredadores, las plagas de insectos se multiplicarían reduciendo aún más las paupérrimas cosechas.

Sin sol, lluvias y alimentos, la humanidad estaría condenada a la hambruna más longeva, severa, extensa y mortífera de toda su historia. El número de fallecidos por hambre sería entre diez y quince veces superior al de los fallecidos directos por las explosiones.

En resumen, una guerra nuclear incluso a escala local sería suficiente para sumir todo el planeta en una catástrofe de proporciones bíblicas. Las regiones afectadas por las detonaciones se enfrentarían a la pérdida de ciudades, infraestructuras, comunicaciones, medicinas, contaminación radiactiva, etc. El resto del planeta también acusaría problemas de otra índole tales como la falta de agua, alimentos, olas de frío perpetuas, enfermedades, etc. El número de personas que podrían morir de hambre al final del segundo año es escalofriante y se expone en la siguiente tabla:

Escenario	1	2	3	4	5	6
Millones de fallecidos en las explosiones nucleares	27	52	97	127	164	360
Millones de personas sin alimento al final del segundo año	255	926	1426	2081	2512	5341
Porcentaje afectado sobre el total mundial	4.2%	14.6%	22.7%	33.0%	40.0%	85.1%

[Nota: el estudio de Xia et al. se realizó suponiendo una población mundial en 2010 de 6 700 millones de personas. Los porcentajes están calculados en base a esta cifra. Ver referencias al final del artículo]

En el caso español se estima que solamente en el peor escenario habría fallecidos por hambre al final del segundo año: 42 millones de un total estimado de 46 millones, más del 91%. Pero teniendo en cuenta que un invierno nuclear se extendería al menos dos décadas, es de suponer que en cualquier escenario, tarde o temprano fallecerían (mejor dicho, falleceríamos) muchos millones de habitantes. Además, la falta de recursos mermaría sobremanera el sistema sanitario de modo que se producirían fallecimientos indirectos por otras enfermedades no detectadas o imposibles de tratar que, hoy día sí son posibles. Hay autores que defienden abiertamente la posible extinción de la especie humana en los escenarios 5 y 6. Entre ellos se encontraba Carl Sagan, uno de los descubridores del invierno nuclear y que más esfuerzos realizó para alertar a las autoridades políticas acerca de las consecuencias de un conflicto de este tipo.

Dependiendo del escenario, el sistema climático podría mostrar signos de recuperación transcurridas varias décadas o algunos siglos y, tras la pausa, seguir con su inexorable tendencia al calentamiento. Los escasos supervivientes se enfrentarían a un mundo totalmente distinto al que conocieron y con el que jamás podrían volver a soñar.

Agradecimientos

Alan Robock, Josh Coupe y Charles Bardeen por haber proporcionado datos de su modelización numérica para los escenarios 5 y 6.

Enlaces de interés

Simulador de explosión nuclear

https://nuclearsecrecy.com/nukemap/

https://nuclearsecrecy.com/missilemap/

Nowhere to hide. How a nuclear war would kill you – and almost everyone else

https://thebulletin.org/2022/10/nowhere-to-hide-how-a-nuclear-war-would-kill-you-and-almost-everyone-else/

Simulación de guerra nuclear entre Rusia y OTAN (vídeo)

Time-lapse de todas las pruebas nucleares desde 1945 (vídeo)

Ensayos nucleares reales (vídeos)

Consideraciones acerca de una noche perpetua

Pese a que los modelos climáticos actuales poseen multitud de ecuaciones, procesos y parametrizaciones, es fácil realizar una primera aproximación para estimar el oscurecimiento del cielo. El papel principal del hollín y el humo es la absorción de la radiación solar (no tanto la dispersión) y la disminución de la intensidad de esta radiación sigue la ley de Beer:

Siendo m la masa del hollín, S el área sobre la que se extiende y k el coeficiente de absorción. Tomando S como el área de la atmósfera (5×10¹⁴ m²) y k = 5000 m²/kg, se llega fácilmente a que la reducción de la intensidad en % viene dada por:

Con m expresada en Tg. Sustituyendo en los diferentes escenarios se obtienen unos valores parecidos a los que ofrecen los modelos (figura 3).

m (Tg)	5	16.1	27.3	36.6	50	150
Reducción	4.9%	14.9%	23.9%	30.6%	39.3%	77.7%

El humo se extiende con eficiencia y rapidez. Así lo demuestran experiencias pasadas, por ejemplo, oscurecimientos parciales en Francia y Gran Bretaña como consecuencia de los incendios de Asturias y Galicia en 2017 o el caso más reciente de Nueva York (junio de 2023) por los incendios en Canadá.

Referencias

Toon OB, Bardeen CG, Robock A, Xia L, Kristensen H, McKinzie M, Peterson RJ, Harrison CS, Lovenduski NS, Turco RP. Rapidly expanding nuclear arsenals in Pakistan and India portend regional and global catastrophe. Sci Adv. 2019 Oct 2;5(10):eaay5478. doi: 10.1126/sciadv.aay5478.

A. Robock, L. Oman, and G. L. Stenchikov (2007), Nuclear winter revisited with a modern climate model and current nuclear arsenals: Still catastrophic consequences, J. Geophys. Res., 112, D13107, doi:10.1029/2006JD008235.

Mills MJ, Toon OB, Turco RP, Kinnison DE, Garcia RR. Massive global ozone loss predicted following regional nuclear conflict. 2008. Proceedings of the National Academy of Sciences, pp 5307-5312, vol 105. doi:10.1073/pnas.0710058105.

Mills, M. J., O. B. Toon, J. Lee-Taylor, and A. Robock (2014), Multidecadal global cooling and unprecedented ozone loss following a regional nuclear conflict, Earth’s Future, 2, 161–176, doi:10.1002/2013EF000205.

Xia, L., Robock, A., Scherrer, K. et al. Global food insecurity and famine from reduced crop, marine fishery and livestock production due to climate disruption from nuclear war soot injection. Nat Food 3, 586–596 (2022). https://doi.org/10.1038/s43016-022-00573-0

Sagan, C. y Turco, R. (1990). El invierno nuclear. RBA Editores.