Methodik: Wie der Simulator die Wirkungen berechnet

Alles, was der Simulator auf die Karte zeichnet, wird aus offen veröffentlichten, freigegebenen Modellen der Kernwaffenwirkung berechnet. Diese Seite erklärt, woher die Zahlen stammen und auf welchen Annahmen sie beruhen.

Primärquellen

Das zentrale Nachschlagewerk ist The Effects of Nuclear Weapons von Samuel Glasstone und Philip J. Dolan (3. Auflage, 1977), das maßgebliche, früher amtliche Kompendium der US-Regierung zu Kernwaffenwirkungen, längst freigegeben und frei verfügbar. Ergänzende Zusammenhänge stammen aus den Skalierungsarbeiten von E. Royce Fletcher, aus The Effects of Nuclear War (1979) des US Office of Technology Assessment und aus den offen dokumentierten Gleichungen, die Alex Wellersteins Projekt NUKEMAP bekannt gemacht hat.

Überdruck der Druckwelle

Druckwellenschäden werden als Überdruck in psi (Pfund pro Quadratzoll) angegeben. Die Entfernungen skalieren mit der Kubikwurzel der Sprengkraft (Hopkinson-Cranz-Skalierung): Eine 8× stärkere Bombe schiebt jeden Druckring nur 2× weiter hinaus. Die Standardringe des Simulators entsprechen etablierten Schadensrichtwerten: 20 psi: Stahlbetongebäude werden zerstört, die Todesrate liegt nahe 100 %; 5 psi: die meisten Wohngebäude stürzen ein; 1 psi: Fensterglas zerbricht und verursacht Verletzungen. Bei Luftdetonationen kann das Modell die Explosionshöhe so wählen, dass der Radius eines beliebigen Überdrucks maximal wird.

Wärmestrahlung

Die Wärmeringe zeigen die Schrägentfernung, in der der Hitzeimpuls genug Energie (in cal/cm²) liefert, um mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit Verbrennungen ersten, zweiten oder dritten Grades zu verursachen oder trockenes Holz zu entzünden. Die nötige Energie wächst mit der Sprengkraft nur langsam, weil größere Explosionen ihren Impuls über eine längere Zeit abgeben. Das Modell setzt eine einigermaßen klare Atmosphäre voraus; Dunst, Wolken und Schatten verändern die realen Ergebnisse erheblich.

Ionisierende Strahlung

Die Strahlungsringe zeigen die Entfernung, in der die Anfangsstrahlung aus Neutronen und Gammastrahlen eine bestimmte Sofortdosis (in rem) abgibt. Dosen von 500 bis 600 rem sind ohne intensivmedizinische Behandlung meist tödlich. Bei Waffen großer Sprengkraft reichen die tödlichen Druck- und Hitzeradien weit über den Radius der Anfangsstrahlung hinaus, weshalb dieser Effekt vor allem bei kleinen Waffen der Hiroshima-Klasse ins Gewicht fällt.

Radioaktiver Niederschlag

Die Falloutfahne wird für Bodendetonationen modelliert (eine Luftdetonation, deren Feuerball den Boden nie berührt, erzeugt kaum lokalen Niederschlag). Eingangsgrößen sind Sprengkraft, Spaltanteil, Windgeschwindigkeit und Windrichtung; das Ergebnis ist ein Satz von Dosisleistungskonturen in rad pro Stunde, bezogen auf eine Stunde nach der Detonation („H+1“), nach dem vereinfachten Ansatz im Stil von SIMFIC, wie er in der offenen Literatur beschrieben ist. Reale Falloutmuster sind weit unregelmäßiger: Sie hängen von den Winden in jeder Höhe, von Regen und vom Gelände ab.

Gelände und Gebäude

Jeder Ring auf der Karte ist für flaches, offenes Gelände berechnet, so wie auch die klassischen Referenzmodelle aufgebaut sind. Reale Landschaften verändern das Bild. Der Hitzeblitz breitet sich geradlinig aus, deshalb ist alles hinter einem Höhenrücken oder einem massiven Gebäude vor Verbrennungen geschützt, während exponierte Hänge, die dem Feuerball zugewandt sind, stärker getroffen werden können. Die Druckwelle wird um Hindernisse herum gebeugt, aber Hügel schwächen sie auf ihrer Rückseite trotzdem ab, und Täler sowie lange gerade Straßen können sie kanalisieren. Nagasaki ist das Lehrbuchbeispiel: Die Bombe explodierte über dem Urakami-Tal, die umliegenden Hügel hielten einen großen Teil der Zerstörung zurück, und das Stadtzentrum dahinter wurde weit weniger beschädigt, als die Ringe allein vermuten ließen. Dichte Hochhausviertel bringen ihre eigene Abschirmung und ihre eigenen Trümmer mit. Betrachten Sie die Ringe als Größenschätzung für eine idealisierte flache Stadt, nicht als straßengenaue Schadenskarte.

Um einen Teil davon zu zeigen, zeichnet die Karte nach jeder Detonation Geländeschatten. Mit offenen Höhendaten sendet der Simulator 720 Strahlen vom Feuerball aus, in der tatsächlichen Explosionshöhe und unter Berücksichtigung der Erdkrümmung, und schraffiert innerhalb des Verbrennungsradius blau jeden Ort, von dem aus der Feuerball nicht zu sehen ist: keine Sichtlinie, keine Verbrennungen durch den Hitzeblitz. Gebäude werden nicht berücksichtigt, weil es keinen weltweiten Datensatz mit Gebäudehöhen gibt. Gebiete tief hinter großen Höhenrücken (die Sichtlinie verläuft mehr als 150 m unter dem Gelände) werden innerhalb des Druckwellenradius rot schraffiert, als qualitativer Hinweis, dass die Druckwelle dort wahrscheinlich schwächer ist; die Druckringe selbst bleiben kreisförmig, denn die Beugung einer Stoßwelle um reales Gelände ließe sich nur mit einer vollständigen physikalischen Simulation berechnen. In flachem Gelände, etwa im größten Teil von Kiew oder Hiroshima, verschwinden die Schatten fast völlig, wie es sein soll.

Opferschätzungen

Nach jeder Detonation schätzt der Simulator, wie viele Menschen getötet und verletzt würden. Er zählt die Einwohner jedes Quadratkilometers innerhalb der Schadensringe anhand des Bevölkerungsrasters GHS-POP 2025 (30 Bogensekunden, etwa 1 km; Europäische Kommission, Gemeinsame Forschungsstelle, Global Human Settlement Layer, CC BY 4.0) und wendet die Opferraten nach Überdruck aus der Studie The Effects of Nuclear War (1979) des US Office of Technology Assessment an: über 12 psi werden etwa 98 % getötet; zwischen 5 und 12 psi werden 50 % getötet und 40 % verletzt; zwischen 2 und 5 psi werden 5 % getötet und 45 % verletzt; zwischen 1 und 2 psi werden etwa 25 % verletzt. Bei kleinen Waffen, bei denen die Anfangsstrahlung über die Zone schwerer Druckschäden hinausreicht, wird mindestens die Hälfte der Menschen innerhalb des 500-rem-Rings als getötet gezählt.

Diese Zahlen sind eine grobe Größenordnung, keine Vorhersage. Das Bevölkerungsraster zeigt, wo Menschen wohnen; ein Angriff bei Tag auf ein Geschäftsviertel würde weit mehr Menschen treffen. Schutzräume, Feuerstürme, radioaktiver Niederschlag und der Zusammenbruch der medizinischen Versorgung werden nicht modelliert.

Sind die Geländeschatten eingeschaltet, wird die Schätzung Quadratkilometer für Quadratkilometer angepasst. Menschen, die den Feuerball nicht sehen können, bleiben von den Blitzverbrennungen verschont, ihre Opferraten werden also um den Anteil verringert, der auf Verbrennungen entfällt: etwa ein Viertel der Todesfälle und ein Drittel der Verletzungen, entsprechend den Schätzungen aus Hiroshima und Nagasaki; Menschen tief hinter großen Höhenrücken werden eine Druckzone weiter außen gezählt. Die Legende zeigt dann beide Zahlen. In der Praxis ist der Effekt bei hohen Luftdetonationen gering und bei niedrigen Detonationen in hügeligen Städten größer, weil die meisten Menschen in Tälern wohnen, die dem Feuerball dennoch zugewandt sind.

Bekannte Grenzen

• Die Modelle sind für Sprengkräfte zwischen etwa 1 Kilotonne und 20 Megatonnen kalibriert; Werte außerhalb dieses Bereichs werden extrapoliert und sind weniger zuverlässig. Die Obergrenze liegt bei 100 Megatonnen.
• Opfer- und Schadenszahlen setzen einheitliche Bedingungen voraus: keine Abschirmung durch Gelände, kein Wetter, durchschnittliche Bauweise.
• Die Ergebnisse sind Schätzungen für Bildungszwecke, keine Grundlage für den Zivilschutz. Was jeder Mechanismus anrichtet, steht unter Wirkungen einer Kernexplosion; im Simulator sehen Sie die Zahlen für jede Stadt und jede Sprengkraft.