Categoria No. De Ogivas Megatons
"Estratégicas" utilizáveis EUA 9.800 4.000 URSS 8.600 6.000 Outro 300 200 Sub-Total 19.000 10.000
Teatro, Navais e Reserva EUA 16.000 2.000 URSS 14.000 3.000 Outro 600 150 Sub-Total 30.000 5.000 Totais 50.000 15.000
Nessa categoria, os Estados Unidos têm 9.800 ogivas somando cerca de 4.000 megatons, a União Soviética tem 8.600 ogivas somando cerca de 6.000 megatons. Os números soviéticos incluem os mísseis de médio alcance SS-4, SS-5 e SS-20 apontados para a Europa e para a Ásia, pois essas armas têm funções principalmente estratégicas. Analogamente, os números para os Estados
Unidos incluem os bombardeiros supersônicos FB-111 de asas retráteis, que são arrolados na parte estratégica das forças nucleares norte-americanas.
Arsenais nucleares menores são mantidos pela França, Reino Unido e China. Embora sejam arsenais modestos comparados aos das superpotências, as megatonagens são ainda menores se lembrarmos que mesmo um conflito na faixa de 100 megatons pode, em certas circunstâncias, produzir as terríveis conseqüências atmosféricas e biológicas examinadas nesta assembléia. A segunda categoria inclui armas nucleares "de teatro", de campo de batalha, de defesa aéreas e navais, bem como as reservas de ambos os lados não-instaladas no momento em sistemas de lançamento. Nesta categoria estão 16.000 bombas e ogivas dos arsenais dos Estados Unidos, totalizando 2.000 megatons, e aproximadamente 14.000 bombas e ogivas da União Soviética; não temos dados seguros sobre a megatonagem do arsenal de teatro da URSS, mas ela deve ser da ordem de 3.000 megatons.
A França, o Reino Unido e a China têm cerca de 600 ogivas com talvez 150 megatons, embora estes sejam números bastante incertos. As somas totalizam aproximadamente 30.000 ogivas e 5.000 megatons nas várias categorias não-estratégicas.
Chega-se assim a um total global em torno de 50.000 bombas e ogivas - representando cerca de 15.000 megatons.
Ora, neste contexto vemos que o cenário de referência apresentado nesta Conferência nada tem de extravagante. O cenário de referência do relatório TTAPS, de 5.000 megatons, corresponde ao uso de mais ou menos um terço dos estoques mundiais totais, ou cerca de metade dos estoques estratégicos. Está na mesma
classe de outros cenários de referência elaborados e usados por outros grupos há vários anos.
Por exemplo, o cenário do estudo publicado no número "The Aftermath" da revista Ambio, publicação internacional sobre meio-ambiente da Real Academia Sueca de Ciências (que é de certo modo um precursor do presente trabalho) era de 5.700 megatons. Um conjunto recente de cenários organizados no Laboratório Nacional Lawrence Livermore para análise das mesmas questões adota como cenário de referência 5.300 megatons.
Pode-se perguntar se números mais altos que também já foram explorados - por exemplo, 10.000 megatons - são plausíveis, isto é, se há cenários realistas em que se pudessem atingir totais tão elevados. Infelizmente, a resposta é afirmativa. Em circunstâncias adversas, pode- se conceber uma guerra nuclear começando com o emprego de armas nucleares de campo de batalha, ao que se seguiria uma escalada para o emprego de armas de teatro e finalmente para o dos arsenais estratégicos. Se isso acontecesse, as piores circunstâncias poderiam com efeito resultar numa guerra nuclear envolvendo totais da ordem de 10.000 megatons ou mais.
Planos atuais de "modernização" dos arsenais nucleares estratégicos, se executados, resultarão no aumento do número de ogivas, possivelmente sem aumento da megatonagem total. Nas duas últimas décadas, a megato- nagem diminuiu enquanto o número de ogivas aumentava, porque a potência média reduzida das ogivas modernas supercompensa o crescimento do número de unidades. Seja como for, a multiplicação de incêndios produtores de fuligem é mais sensível ao número de ogivas detonadas que à megatonagem total.
Outra questão importante que pode ter sido suscitada pela exposição do Dr. Sagan é a da dose de radiação produzida por precipitação.
As pessoas podem absorver radiação de fontes externas e internas. Geralmente a dose externa é calculada contando apenas a dose recebida em todo o corpo de fontes externas de raios gama. A radiação também pode ser absorvida pela ingestão de alimentos e água contaminados por substâncias radioativas.
O Quadro 2 mostra algumas estimativas de radiação por precipitação tiradas do estudo TTAPS e as compara com números obtidos em outros estudos.
QUADRO 2. DOSES DE RADIAÇÃO DAS
PRECIPITAÇÕES À MÉDIO PRAZO
Dose externa
corporal
Estudo Área e Tipo de Radiação (rems)
______________________________________________ _________
TTAPS Hemisfério Norte, Média, só gama 20
5.000 megatons Hemisfério Norte, Médias Latitudes
só gama 40-60
Hemisfério Norte, Médias Latitudes
Total 100
Knox, LLNL Hemisfério Norte, Médias Latitudes
5.300 megatons Só gama 20
Hemisfério Norte, áreas críticas
Só gama 40-100
Hemisfério Norte, Médias Latitudes, Ataque contra instalações de energia Nuclear +200-300
TTAPS Curto Prazo, 30% da área
Continental de Médias Latitudes Maior 500
(Caso exposto por Ehrlich e outros)
No cenário de 5.000 megatons do TTAPS, a dose externa corporal de raios gama à médio prazo foi calculada em 20 rems, em média, para o Hemisfério Norte.
A dose à médio prazo não inclui a dose a curto prazo proveniente das precipitações isoladas de milhares de explosões nucleares. Representa unicamente a contribuição da precipitação à médio prazo, definida como a que ocorreria no período compreendido entre alguns dias e mais ou menos um mês após o conflito nuclear. A maior parte dos cálculos precedentes concentrou-se ou na precipitação à curto prazo (dentro dos primeiros dias) ou na de longo prazo (mais de um mês depois do conflito) vinda da estratosfera. A precipitação intermediária é produzida pelo material radioativo em partículas elevado à alta troposfera e baixa estratosfera que cai no intervalo compreendido entre alguns dias e um mês depois das explosões.
As doses hemisféricas estimadas devem-se à categoria intermediária anteriormente desprezada, e contribuem adversamente para a dose total a que os sobreviventes das explosões e dos efeitos térmicos seriam submetidos. Nas latitudes médias do Hemisfério Norte, ocorreriam precipitações locais à médio prazo muito mais intensas como resultado da concentração de explosões nucleares nessa região. O grupo TTAPS estimou que nessas latitudes a dose externa corporal seria de 40 a 60 rems. E, considerando tudo, não apenas a exposição corporal aos raios gama mas também a possibilidade de doses internas fornecidas por emissores radioativos ingeridos com alimentos e água, a dose média total para os habitantes das latitudes médias chegou à faixa de 100 rems.
Para efeito de comparação, podemos tomar um estudo recente realizado por Joe Knox no Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL). No cenário de 5.300 megatons do LLNL, a dose de radiação gama para latitudes médias do Hemisfério Norte foi de 20 rems, a comparar com o valor de 40-60 rems do estudo TTAPS para as mesmas latitudes.
Temos assim uma concordância bastante aproximada, se considerarmos a ampla faixa de disparidades possíveis entre os pressupostos adotados com relação à distribuição das explosões. Os pressupostos dizem respeito ao número de explosões no solo, a baixa altura e a grande altura, à distribuição de potências das bombas, etc.
Para mim, esse grau de concordância é bastante expressivo. Ao incluir nos cálculos as áreas críticas do Hemisfério Norte, o grupo de Knox obteve números na faixa de 40 a 100 rems. E, em comunidades informais, Knox e seus colegas do Laboratório Livermore sugeriram que a contribuição das doses internas poderia ser algo
maior do que a admitida pelo grupo TTAPS. Isso tenderia a reduzir a talvez a metade a discrepância inicial entre os resultados do TTAPS e os do LLNL com respeito à dose de radiação gama nas latitudes médias do Hemisfério Norte.
Finalmente, quero colocar em perspectiva o número a que Paul Ehrlich se referiu ontem ao falar nos estudos dos biólogos. Lembrem-se de que os biólogos consideraram um cenário de 10.000 megatons, e que o número mais alto a que chegaram, 500 rems em cerca de 30% da área continental do Hemisfério Norte, resultou de incluir-se como fator a precipitação a curto prazo oriunda dos penachos. de explosões isoladas. É claro que um cenário de 10.000 megatons envolve um grande número de explosões. Esses números são perfeitamente coerentes em método e em contexto geral com os outros números aqui mencionados.
Repetindo: tanto os números do TTAPS como os de Knox representam tentativas de calcular não a precipitação à curto prazo dos penachos individuais de milhares de armas detonadas, mas a precipitação a médio prazo ocorrente entre alguns dias e um mês. Esse tipo de precipitação é a que foi mais desprezada em cálculos anteriores. Essa precipitação da escala intermédia de tempo contribui substancialmente para a dose total.
Knox e seus colegas calcularam um número terrificante para uma hipótese não considerada no estudo TTAPS. A do que aconteceria se as instalações de força nuclear do Hemisfério Norte - reatores, usinas de reprocessamento e depósitos de rejeitos - fossem deliberadamente alvejados com armas de poder suficiente para vaporizar esses repositórios de materiais nucleares. A resposta é uma contribuição adicional à dose de exposição corporal nas latitudes médias de 200 a 300 rems, o que representa uma cifra realmente atordoante.
DR. RICHARD P. TURCO (membro do painel): Tratarei em termos gerais de alguns aspectos dos incêndios produzidos num ataque nuclear. Um dos efeitos mais impressionantes de uma explosão nuclear é a sua capacidade de queimar e carbonizar uma vasta área à sua volta. Cerca de um terço do total da energia de uma explosão nuclear a baixa altura é emitido pela bola de fogo em forma de uma intensa pulsação de "luz de bomba". Sob o aspecto espectral, essa luz é muito semelhante à luz solar, salvo pelo fato de ser altamente concentrada. Por exemplo, a uma distância de 10 quilômetros de uma explosão aérea de 1 megaton a baixa altura, o brilho da bola de fogo atingiria 1.000 vezes o do sol em um ou dois segundos, para em seguida enfraquecer rapidamente. Mas nesse breve intervalo, tecidos, papel e outros materiais irradiados pela luz de bomba seriam calcinados e se inflamariam. A pele exposta sofreria queimaduras de terceiro grau.
O único emprego bélico de armas nucleares ocorreu em Hiroxima e Nagasáqui em agosto de 1945. Duas bombas relativamente pequenas na faixa de 10 a 20 quilotons de força explosiva - foram detonadas no ar sobre os centros daquelas cidades. O que podemos dizer sobre as características dos incêndios nucleares urbanos com base nas experiências japonesas? Primeiro, as áreas queimadas foram muito extensas: cerca de 13 quilômetros quadrados em Hiroxima e de 7 quilômetros quadrados em Nagasáqui. Dentro das zonas de fogo, a maior parte dos materiais combustíveis foi consumida. Enormes penachos de fumaça ergueram-se acima dos incêndios, e na direção do vento caíram chuvas negras oleosas. Segundo uma narração, em Hiroxima "a temperatura caiu rapidamente em meio à chuvarada, e em pleno verão as pessoas tremiam de frio". Isso sugere que já de início houve um forte efeito sobre a luz e o aquecimento, com
sensível queda de temperatura sob o penacho de fumo do incêndio.
As fotografias das duas cidades ilustram graficamente a imensa área que pode ser reduzida a cinzas e escombros por uma bomba nuclear mesmo pequena.
Em Hiroxima e Nagasáqui, vários efeitos nucleares concorreram para o vulto dos incêndios. A luz de bomba provocou em vários pontos a combustão com ou sem chamas de materiais diversos numa extensa área. O jato de ar da explosão apagou alguns desses focos primários, mas ateou incêndios secundários espalhando detritos incandescentes, derramando combustíveis e produzindo fagulhas. A geração de incêndios em seguida a um terremoto é muito semelhante à geração dos incêndios secundários produzidos por uma explosão nuclear. O pé- de-vento também destroçou estruturas, espalhou materiais inflamáveis e impediu combate eficiente ao fogo causando baixas nas equipes, estrago de equipamentos, ruptura de encanamentos de água e obstrução de ruas. A bola de fogo nuclear em ascensão produziu atrás de si uma tiragem, e a forte circulação assim estabelecida ativou as chamas.
Os efeitos observados das explosões nucleares e incêndios no Japão corroboram a nossa concepção das conseqüências de um ataque nuclear maciço. É perfeitamente razoável extrapolar a destruição registrada em Hiroxima e Nagasáqui para figurar a produzida num ataque contra uma cidade moderna muito maior. Essa extrapolação também se justifica através de avaliações teóricas detalhadas - efetuadas por órgãos de governo - dos efeitos de explosões nucleares em grandes centros urbanos. Deve-se notar que as tempestades ígneas da Segunda Guerra Mundial em Hamburgo, Dresda e outras cidades alemãs pressagiam a ferocidade dos incêndios nucleares que ocorreriam em metrópoles modernas.
Contudo os incêndios prefigurados numa guerra nuclear futura seriam numa escala inédita e muito mais intensos, deixando longe as conflagrações da Segunda Guerra.
Há cinco estágios na evolução de um incêndio nuclear urbano. No primeiro estágio, o relâmpago de luz de bomba vaporiza e incendeia matérias inflamáveis numa extensa área. No segundo - o estágio de sopro - a onda de pressão explosiva propaga-se pela cidade, derrubando edifícios, ateando incêndios secundários e criando condições adversas ao trabalho dos bombeiros. Neste ponto a bola de fogo começa a subir, criando fortes correntes de convecção sobre a área incendiada. O terceiro estágio do incêndio desenvolve-se na esteira da explosão. Em meio à devastação geral, muitos dos pequenos incêndios iniciais crescem de intensidade, produzindo densos penachos de fumaça. Há certas dúvidas sobre o curso deste estágio. É possível que, na maioria dos casos, os incêndios continuariam a intensificar-se e a propagar-se, talvez por vários dias. Essa queima destrutiva acabaria consumindo uma grande parte da cidade.
Nas cidades mais compactamente edificadas, poderia, ocorrer o quarto e mais espetacular estágio - uma "tempestade ígnea". Nesta, muitos incêndios grandes independentes se fundem numa única e violenta massa de fogo que envolve todo o núcleo da cidade. Numa tempestade ígnea há um rápido desprendimento de energia térmica e um poderoso fluxo de ar acima do fogo, com ventos ao nível do solo soprando impetuosamente para o centro com a força de um furacão. As tempestades ígneas criam gigantescos cúmulos sobre a área incendiada. e densas chuvas negras na direção dos ventos. No quinto e último estágio de um incêndio nuclear urbano, só resta o esqueleto abrasado da cidade, coberto por um manto de fumaça acre.
Estes são apenas alguns rápidos vislumbres do que poderia acontecer logo após um ataque nuclear. Embora uma grande soma de trabalho já tenha sido aplicada em estimar os efeitos do fogo nuclear, entre outros por Paul Crutzen, John Birks e o grupo TTAPS, é necessário ainda muito mais para apurar a nossa compreensão. Não obstante, todas as informações científicas aqui referidas levam a crer que a inimaginável destruição imediata de um ataque nuclear pode ser apenas um prelúdio de conseqüências retardadas ainda mais catastróficas para os sobreviventes.
DR. PAUL J. CRUTZEN (membro do painel): Meu interesse neste assunto começou há cerca de três anos, quando fui convidado a escrever um artigo para a Ambio, a revista internacional de estudos do ambiente da Real Academia Sueca de Ciências.
Devo confessar que, ao receber o convite para pôr-me a refletir nas conseqüências atmosféricas de uma guerra nuclear senti uma grande relutância; até tentei passar adiante a incumbência. Mas a editora-chefe, Jeannie Peterson, insistiu em que eu escrevesse a respeito, e eu por fim capitulei e passei a trabalhar no tema, junto com o Dr. John Birks.
Começamos, por reexaminar a questão da perturbação do ozônio. Sabia-se pelo estudo de 1975 da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos que haveria empobrecimento de ozônio quando os óxidos de nitrogênio produzidos por explosões nucleares atingissem a estratosfera. Depois disso, porém, viemos a verificar que os óxidos de nitrogênio, embora destruam o ozônio na estratosfera, quando depositados na troposfera têm o efeito oposto, produzindo ozônio. Foi este o primeiro ponto por nós considerado. Quando NO e NO2 entram em ação, a oxidação do monóxido de carbono com duas
moléculas de oxigênio dá origem a CO2 e ozônio como produtos finais.
Isso constituía uma importante modificação em relação ao que se conhecia a partir do relatório de 1975. Tendo conseguido assim alguma coisa sobre que trabalhar, estabelecemos novas estimativas da formação de ozônio na troposfera pelas reações do smog anteriormente mencionadas nesta Conferência.
Enquanto esse trabalho prosseguia, voltamos também nossa atenção para a absorção de luz solar pelo dióxido de nitrogênio, que é parte do esquema. Apuramos que os resultados eram significativos. Entretanto, trabalhando nesse assunto, ocorreu-nos de repente que no caso de ataques a cidades, pressuposto no cenário de guerra nuclear elaborado pela Ambio, seriam ateados inúmeros incêndios. O fumo, naturalmente, invadiria a atmosfera. E assim passamos a raciocinar sobre a absorção de luz solar pelas partículas de fuligem negra em suspensão. A idéia ocorreu-nos apenas três meses antes da data aprazada para a entrega do artigo à Ambio. Havíamos levantado uma questão momentosa a respeito da qual tínhamos pouquíssimas informações, elevamos cerca de dois meses à procura de estudos que tratassem do problema. Não encontramos nenhum (sabemos hoje que nada existia na literatura). A princípio isso deixou-nos muito, nervosos. Imaginamos que os militares já deviam ter investigado o assunto, mas que não teríamos acesso às conclusões. Não somos especialistas em física de aerossóis e transferência de radiação; mesmo assim, resolvemos enveredar por esse rumo. Na primeira fase da análise, examinei principalmente um fenômeno de que possuía algum conhecimento: incêndios florestais. Juntamente com alguns colegas, eu andara pesquisando efeitos atmosféricos de incêndios florestais nas regiões tropicais do Brasil.
Estimamos a quantidade de fuligem que seria produzida numa guerra nuclear. Para grande surpresa nossa, verificamos que a fumaça e fuligem dos incêndios interceptaria uma grande porção da luz solar que normalmente chega à superfície da Terra.
Darei ciência aos senhores de alguns resultados de outro estudo que realizei com o Dr. lan Galbally da CSIRO na Austrália, em que procuramos estimar a quantidade de fumaça que seria produzida por incêndios urbanos e industriais. Embora na memória original de Crutzen-Birks esse ponto fosse mencionado como potencialmente de enorme importância, estes novos resultados não constaram daquele trabalho.
No novo estudo, o Dr. Galbally e eu consideramos a coagulação e as propriedades ópticas das partículas de aerossol. As partículas que nos interessam são principalmente as da faixa compreendida entre um décimo de micro e um micro. Em sua maior parte, as partículas produzidas por incêndios florestais têm inicialmente cerca de um décimo de micro de diâmetro. Por coagulação, elas aumentam de tamanho. Enquanto não ultrapassam um micro, são eficientes no bloqueio da luz solar; e as partículas dessa faixa de tamanho são as que persistem por mais tempo na atmosfera. Calculando as propriedades ópticas efetivas das partículas em função das suas dimensões (relação entre os tamanhos das partículas e os comprimentos de onda), aplicamos fatores de eficiência medidos para absorção e dispersão da luz. Consideramos também a coagulação de partículas, pois quando estas se agregam tornam-se menos eficientes por grama de material em absorver e dispersar a luz.
Ao calcular a quantidade de material que queimaria no caso de incêndios em cidades, admitimos que um pulso de calor de 20 calorias por centímetro quadrado seria suficiente para iniciar incêndios extensos. Pode ser uma
estimativa moderada. Coincide com a experiência no caso de Nagasáqui, mas no de Hiroxima um pulso de calor da ordem de apenas 7 calorias por centímetro quadrado foi suficiente para atear incêndios em massa.
Nossos cálculos, baseados no cenário de guerra nuclear da Ambio, mostram que mais ou menos meio milhão de quilômetros quadrados de cidades queimariam. Admitiu- se que a massa de matérias combustíveis em cidades fosse da ordem de 40 quilos por metro quadrado. Parece- me que esse valor foi consideravelmente subestimado, pois na maior parte das grandes cidades, pelo menos no leste dos Estados Unidos e na Europa, a massa de matérias combustíveis deve ser em torno de 200 quilos ou mais por metro quadrado.
Admitiu-se também que só metade do material queimaria, porque o sopro das detonações apagaria incêndios. Como esse sopro também pode atear outros incêndios, esta é uma área de incerteza. Em razão dessa indeterminação, é possível que tenhamos calculado por baixo. Isto reflete