Nuklearer Winter: Wie ein Atomkrieg den Planeten abkühlen könnte

Nuklearer Winter ist die Vorstellung, dass ein großer Atomkrieg mehr Menschen durch den Himmel töten würde als durch die Bomben selbst. Brennende Städte würden so viel Ruß in die obere Atmosphäre schicken, dass das Sonnenlicht jahrelang gedämpft wäre, die Temperaturen fielen, der Regen ausbliebe und die Ernten weltweit zusammenbrächen. Die Länder, die die Waffen abgefeuert haben, würden gemeinsam mit denen verhungern, die nie beteiligt waren.

Wie sich ein nuklearer Winter Schritt für Schritt entwickeln würde — Die Kette von den Stadtbränden bis zur Missernte. Der entscheidende Schritt ist Rauch, der die Stratosphäre erreicht, oberhalb des Wetters.

Wie die Idee aufkam

In den ersten Jahrzehnten des Atomzeitalters zählten die Planer die Toten durch Druckwelle, Feuer und Fallout und hörten dort auf. 1983 veröffentlichten fünf amerikanische Wissenschaftler, Richard Turco, Owen Toon, Thomas Ackerman, James Pollack und Carl Sagan, eine Studie, die nach ihren Initialen als TTAPS bekannt wurde. Sie modellierten, was der Rauch Hunderter brennender Städte mit dem Klima anstellen würde, und fanden, dass die Landtemperaturen auf der Nordhalbkugel selbst im Sommer unter den Gefrierpunkt fallen könnten. Sowjetische Klimaforscher kamen im selben Jahr zu ähnlichen Schlüssen. Der Begriff «nuklearer Winter» stammt aus dieser Arbeit.

Die Idee wurde von Anfang an angegriffen, und manche frühen Vorhersagen gingen zu weit. Als irakische Truppen 1991 mehr als 600 kuwaitische Ölquellen in Brand setzten, warnte Sagan, der Rauch könne hoch genug aufsteigen, um die Region ernsthaft abzukühlen. Das geschah nicht: Der größte Teil des Rauchs blieb in der unteren Atmosphäre und regnete binnen Wochen aus. Kritiker werteten das als Widerlegung. Verteidiger hielten dagegen, Ölbrände seien heiß, aber langsam; eine brennende Stadt erzeuge eine weit intensivere Hitzesäule, und genau die trage den Rauch höher.

Ein Jet der US Navy über brennenden kuwaitischen Ölquellen 1991 — Brennende Ölquellen in Kuwait, 1991. Der Rauch blieb niedrig, was zu einem Argument in der Debatte um den nuklearen Winter wurde. Foto: US Navy

Warum die Stratosphäre entscheidend ist

Rauch in Bodennähe wird binnen Tagen vom Regen ausgewaschen. Rauch, der die Stratosphäre erreicht, oberhalb von etwa 10 bis 15 Kilometern, liegt über dem Wetter. Dort absorbiert der schwarze Ruß Sonnenlicht, erwärmt sich und steigt noch weiter auf, sodass er jahrelang oben bleiben kann. Feuerstürme wie die in Hamburg, Dresden und Hiroshima erzeugen Aufwinde, die stark genug sind, Rauch so hoch zu tragen.

Die Natur hat eine mildere Version des Experiments durchgeführt. 1991 brachte der Pinatubo auf den Philippinen etwa 15 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre, und die Durchschnittstemperatur des Planeten sank im folgenden Jahr um etwa ein halbes Grad. Vulkanisches Sulfat reflektiert Sonnenlicht; Ruß absorbiert es, was ihn beim Verdunkeln der Erdoberfläche wirksamer macht.

Die Eruptionssäule des Pinatubo im Juni 1991 — Der Pinatubo am 15. Juni 1991. Ein einziger Ausbruch kühlte den ganzen Planeten für ein Jahr um etwa ein halbes Grad ab. Foto: NOAA, US Air Force

Was moderne Modelle sagen

Die Klimamodelle haben sich seit 1983 enorm verbessert, und der Hauptbefund hat Bestand. Forscher um Alan Robock und Lili Xia an der Rutgers University haben eine Reihe von Szenarien durchgerechnet, bemessen nach der Rußmenge, die die Stratosphäre erreicht, in Teragramm (Millionen Tonnen).

Ein regionaler Krieg, zum Beispiel 100 Waffen von der Größe der Hiroshima-Bombe zwischen Indien und Pakistan, könnte etwa 5 Teragramm Ruß in die Stratosphäre bringen und den Planeten für mehrere Jahre um rund 1 bis 1,5 °C abkühlen.
Ein vollständiger Schlagabtausch zwischen den Vereinigten Staaten und Russland könnte rund 150 Teragramm erzeugen und den globalen Durchschnitt um etwa 7 bis 8 °C abkühlen. Das ist mehr als die Abkühlung der letzten Eiszeit, die etwa 6 °C unter dem heutigen Durchschnitt lag, und es geschähe in einem einzigen Jahr statt über Jahrtausende.

Globale Abkühlung in Atomkriegsszenarien im Vergleich zu natürlichen Ereignissen — Rückgang der globalen Durchschnittstemperatur: der Ausbruch des Pinatubo, die letzte Eiszeit und zwei Atomkriegsszenarien.

Die Kälte ist nur ein Teil des Problems. Weniger Sonnenlicht bedeutet auch weniger Verdunstung und weniger Regen, besonders während der Monsune, und eine kürzere Vegetationsperiode. In einer Studie in Nature Food von 2022 schätzte dieselbe Gruppe, dass im größten von ihr modellierten Szenario zwischen Indien und Pakistan mehr als 2 Milliarden Menschen verhungern könnten und nach einem Krieg zwischen den Vereinigten Staaten und Russland mehr als 5 Milliarden. Die meisten dieser Toten gäbe es weit entfernt von jedem Ziel.

Von Hungersnot bedrohte Menschen nach zwei Atomkriegsszenarien — Hungertote nach Schätzung von Xia und Kollegen (2022) für das größte Szenario zwischen Indien und Pakistan und für einen Krieg zwischen den USA und Russland, verglichen mit der Weltbevölkerung.

Die offenen Fragen

Die größte Unsicherheit ist, wie viel Ruß brennende Städte wirklich erzeugen würden und wie hoch er aufstiege. Ein Team am Los Alamos National Laboratory modellierte die Brände 2018 und fand, dass viel weniger Rauch die Stratosphäre erreicht, als die Rutgers-Gruppe annahm, und damit eine mildere Abkühlung. Andere haben erwidert, das Modell aus Los Alamos verwende eine locker bebaute Stadt, die schlecht brennt. Gestritten wird darüber, wie schwer der Effekt wäre, nicht darüber, ob es ihn gibt.

Einig sind sich alle darin, dass die Klimafolgen mit der Zahl der in Brand gesetzten Städte skalieren. Das verbindet den nuklearen Winter direkt mit der Größe der heute existierenden Arsenale. Der Simulator zeigt den Verbrennungsring einer einzelnen Waffe über einer beliebigen Stadt; der nukleare Winter ist das, was Hunderte solcher Ringe zusammengenommen ergäben.