Kernkraft, Atomwaffen und nuklearer Winter
von Martin Auer

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Vierter Teil unserer Serie zum Thema Klima und Friedenspolitik

Die Kernkraft schafft eine Infrastruktur von Material und Fachwissen, das für die Waffenherstellung genutzt werden kann. Schon ein begrenzter Atomkrieg, bei dem nur 0,3 Promille des gegenwärtigen Atomwaffenarsenals zum Einsatz käme, würde nicht nur Millionen Menschen direkt töten, sondern das Klima auf der ganzen Welt beeinflussen. Ein globaler Temperatursturz, verkürzte Vegetationsperioden und verringerte Nahrungsmittelproduktion wären die Folgen. Ein globaler Atomkriegt würde einen jahrelangen „nuklearen Winter“ hervorrufen.

„Das größte Risiko der Kernkraft im Zusammenhang mit Energie- und Umweltsicherheit ist das Risiko der Waffenproliferation.“1 So heißt es in der Studie von Prof. Sigrid Stagl, die das Umweltministerium 2020 in Auftrag gegeben hat um zu prüfen, ob Atomkraft durch die EU als nachhaltige Energiequelle eingestuft werden soll. Weiter heißt es hier:

Die Zunahme der Kernkraftnutzung hat Staaten vermehrt in der (sic!) Lage versetzt, Plutonium zu gewinnen oder Uran zur Herstellung von Atomwaffen anzureichern. Uran und Thorium können zur Herstellung von Kernbrennstoff in einem Brüterreaktor verwendet werden. Die Kernkraft schafft eine Infrastruktur von Material und Fachwissen, das für die Waffenherstellung genutzt werden kann. Die verschiedenen Reaktortypen weisen einen unterschiedlichen Grad an Proliferationsresistenz auf, aber unabhängig davon, wie sie gekennzeichnet sind, ist es eine Tatsache, dass alle Kernbrennstoffe und alle Nuklearprodukte in einer schmutzigen Bombe, wenn nicht gar in einer Atombombe, verwendet werden können (Abbott 20112).

Der IPCC erkennt diese Tatsache an3. Der Bau eines Atomreaktors zur Energiegewinnung in einem Land, das derzeit keinen Reaktor besitzt, erhöht das Risiko der Entwicklung von Atomwaffen in diesem Land. Insbesondere erlaubt es dem Land, Uran zur Verwendung in der Kernkraftanlage zu importieren. Wenn das Land dies möchte, kann es Uran heimlich anreichern um waffenfähiges Uran herzustellen, indem Plutonium aus Uranbrennstäben gewonnen und für Atomwaffen verwendet wird. Das bedeutet nicht, dass irgendein oder jedes Land dies tun wird, aber historisch gesehen haben es einige getan, und das Risiko ist hoch4.

Schon in den 1980er Jahren erschienen Studien über die Umweltfolgen, die ein Atomkrieg zwischen den damaligen Supermächten Sowjetunion und USA haben würde. Den Begriff „Nuklearer Winter“ prägte der Atmosphärenchemiker Richard Turco 1983. Die Studie zeigte, dass infolge von Feuerstürmen, die durch die Atombombenexplosionen ausgelöst würden, Rpartikel bis in die Stratosphäre gelangen würden und einen großen Teil des Sonnenlichts absorbieren würden5. Nach dem Ende des Kalten Kriegs reduzierten die Supermächte ihr Atomwaffenarsenal, gleichzeitig stieg jedoch die Zahl der Staaten, die Atomwaffen besitzen.

Welche Folgen hätte ein „begrenzter“ Atomkrieg?

Welche Folgen schon ein begrenzter Konflikt zwischen zwei „kleinen“ Atommächten hätte, untersuchte der Klimatologe Alan Robock von der Rutgers University in einer 2006 veröffentlichten, vielbeachteten Studie6: Als Ausgangspunkt nahm er eine mögliche Auseinandersetzung zwischen Indien und Pakistan. Die beiden Länder kämpfen seit der Unabhängigkeit um das Gebiet Kaschmir, das für die Wasser- und Energieversorgung beider Länder bedeutsam ist und beide besitzen Atomwaffen.

Die Annahme: Jede Macht würde 50 Bomben von der Stärke einer Hiroshimabombe (Sprengkraft 15.000 Tonnen des Sprengstoffs TNT) auf gegnerische Städte abwerfen. Das entspricht nur 0,3 Promille der Sprengkraft des zur Zeit der Studie auf der Welt vorhandenen atomaren Arsenals. 20 Millionen Menschen würden an den unmittelbaren Wirkungen sterben. Megastädte oder Teile davon wären zerstört und auf nicht absehbare Zeit unbewohnbar. Da die Städte, die potentielle Ziele für solche Atomschläge wären, ungleich größer sind, als Hiroshima 1945 war, wären auch die Feuerstürme und die Rauchentwicklung ungleich größer. 5 Millionen Tonnen Rußpartikel würden in die Atmosphäre gelangen.

Um die Auswirkungen dieser Rußpartikel festzustellen, benutzten Robock und seine Kollegen ein Klimamodell, das sich schon bei der Simulation von historischen Vulkanausbrüchen bewährt hatte. Die Simulationen stimmten gut mit den bekannten Folgen dieser Ausbrüche überein.

Die Simulationen zeigen: Die Rußpartikel würden von kurzwelliger Strahlung aufgeheizt, dadurch würde sich auch die umgebende Luft aufheizen und die Kohlenstoffpartikel würden in die obere Stratosphäre getragen werden. Da es in der Stratosphäre nicht regnet, würden diese Aerosole sehr lange dort verbleiben. Dadurch, dass die Rußpartikel das Sonnenlicht absorbieren, würde die durchschnittliche Oberflächentemperatur auf der Erde um 1,25°C sinken.

Abbildung 1: Durchschnittliche globale Temperaturabweichung bei Hinzufügung von 5 Teragramm (5 Millionen Tonnen) Rußpartikeln ins Modell. Aus: Robock, Alan (2020) Climatic Consequences of Nuclear Conflict (Presentation). Online: http://people.envsci.rutgers.edu/nuclear. Wiedergabe mit Genehmigung des Autors.

Doch wäre der Abkühlungseffekt sehr ungleich verteilt und zwar am stärksten über Land. Das Modell zeigt eine Abkühlung um mehrere Grad Celsius über großen Gebieten von Nordamerika und Eurasien. Die meisten Getreide produzierenden Gebiete wären betroffen. Die Abkühlung würde eine Verkürzung der frostfreien Zeit für den Anbau um 10 bis 30 Tage zur Folge haben. Durch geringere Verdunstung auf Grund der Abkühlung würden auch die Niederschläge zurückgehen, was die Nahrungsproduktion weiter beeinträchtigen würde. Die klimatischen Folgen des Kriegs würden mindestens ein Jahrzehnt lang zu spüren sein.

Abbildung 2: Rückgang der Vegetationsperioden nach einem begrenzten Atomkrieg.
Aus: Robock, Alan (2020) Climatic Consequences of Nuclear Conflict (Presentation). Online: http://people.envsci.rutgers.edu/nuclear. Wiedergabe mit Genehmigung des Autors.

Das Jahr ohne Sommer 1816

Die Autor:innen erinnern daran, dass der Ausbruch des Vulkans „Tambora“ in Indonesien im Jahr 1815 im darauffolgenden Jahr ein „Jahr ohne Sommer“ zur Folge hatte. Katastrophale Missernten führten in Europa zu Hungersnöten. In Nordamerika führten Missernten in Neuengland zu Auswanderungsbewegungen Richtung Westen. Im Fall eines begrenzten Atomkriegs würden die Umweltauswirkungen aber nicht ein Jahr, sondern mehrere Jahre andauern.

In der Ostschweiz im Kanton Appenzell war der Hunger so groß, dass die Menschen Gras aßen. „Menschen grasten nun mit dem Vieh“, schrieb 1817 der Geistliche Ruprecht Zollikofer .
Bild: Toggenburger Museum, Lichtensteig

Auswirkungen der Abkühlung auf die Nahrungsmittelproduktion

In den folgenden Jahren modellierte Robock zusammen mit Kolleg:innen die Auswirkungen auf die Landwirtschaft in den USA und China, ausgehend von der Annahme von 5 Millionen Tonnen Ruß (black carbon) in der Atmosphäre: Die US-Weizenproduktion würde auf Jahre um bis zu 20 Prozent zurückgehen und sich nur langsam erholen7. Die Reisproduktion in China würde um bis zu 25 Prozent einbrechen und bei Winterweizen muss gar mit einem Rückgang von 40 Prozent gerechnet werden. Insgesamt würde die weltweite Nahrungsmittelproduktion in den ersten 10 Jahren um 20 bis 40 Prozent sinken8.

 

1. bis 5. Jahr

6. bis 10. Jahr

US Mais

-20%

-10%

US Soja

-15%

-10%

China Mais

-15%

-10%

China Reis (mittlere Saison)

-25%

-20%

China Frühjahrsweizen

-25%

-20%

China Winterweizen

-40%

-25%

Auswirkungen auf die Landwirtschaft in den ersten 10 Jahren nach einem Atomkrieg zwischen Indien und Pakistan (Ohne den Schaden durch zusätzliche UV-Strahlung)

Auswirkungen auf die Ozonschicht

Robock und seine Kolleg:innen wiederholten die Berechnungen zum begrenzten Atomkrieg im Lauf der Jahre mit weiter verbesserten Klimamodellen. In der 2014 veröffentlichten Studie9 gehen sie auch der Frage nach den Auswirkungen auf die schützende Ozonschicht der Erde nach. Während die Oberflächentemperatur auf der Erde sinken würde, würde die Temperatur der Stratosphäre durch die erhitzten Rußpartikel massiv steigen. Dadurch würden katalytische Prozesse beschleunigt, die das Ozon zerstören. 20 bis 50 Prozent der Ozonschicht über bewohnten Gebieten würden verloren gehen und die ultraviolette Strahlung entsprechend zunehmen. Die Weltgesundheitsorganisation empfiehlt Sonnenschutzmaßnahmen ab einem UV-Index von 3. Einen UV-Index von 11 stuft sie als „extrem“ ein. Durch die Schädigung der Ozonschicht würde aber der UV-Index für die am dichtesten bevölkerten Gebiete von Nordamerika und Südeuropa im Juni 12 bis 21 betragen, und ähnliche Werte würden für Australien, Neuseeland, das südliche Afrika und Südamerika im Dezember gelten. Bei einem UV-Index von 16, so die Autor:innen, würde eine hellhäutige Person in Nordamerika innerhalb von 6 Minuten und 15 Sekunden einen schmerzhaften Sonnenbrand erleiden. Die Auswirkungen von erhöhter UV-B-Strahlung auf Pflanzen reichen von vermindertem Höhenwachstum, verringerter Schößlingsmasse und geringerer Blattfläche bis zu genetischen Schädigungen. Auch die Wirkungen auf das Phytoplankton im Meer, das Fischen als Nahrung dient, wären negativ, Meerestiere würden vor allem in ihren frühen Entwicklungsstadien geschädigt. All das würde den Ertrag der Fischerei verringern.

Das Arsenal für einen begrenzten Atomkrieg ist gewachsen

In einer 201910 veröffentlichten Studie nehmen Robock und seine Kolleg:innen wieder einen möglichen begrenzten Atomkrieg zwischen Indien und Pakistan unter die Lupe. Allerdings haben seit der ersten Studie die beiden Staaten ihr Atomwaffenarsenal vergrößert. Und auch die Städte sind weiter gewachsen, so dass noch mehr „Brennstoff“ für die hervorgerufen Feuerstürme zur Verfügung steht. Die Modellrechnung nimmt diesmal das Jahr 2025 an, wenn jedes Land über 250 Atomsprengköpfe verfügen wird. Bis dahin, so die Annahme, könnten die beiden Staaten nicht nur über Atombomben mit einer Sprengkraft von 15 Kilotonnen, sondern auch von 50 oder 100 Kilotonnen verfügen. Bei diesem Stand könnte ein nuklearer Krieg nicht 20, sondern 50 bis 125 Millionen Menschen unmittelbar töten und die direkten Verwüstungen würden entsprechend schlimmer sein. Auch die Auswirkung aufs globale Klima würde würde noch schwerer wiegen. Je nach der Stärke der verfügbaren Bomben würden 16 bis 36 Millionen Tonnen Rußpartikel in die Atmosphäre gelangen. Der Rückgang der weltweiten Durchschnittstemperatur würde im zweiten Jahr nach dem Krieg bis zu 5,5°C betragen, was für manche bewohnte Gebiete einen Rückgang um 10°C bis 15°C bedeuten würde.

Die Folgen eines globalen Atomkriegs

Alan Robock und seine Kolleg:innen untersuchten nicht nur Folgen eines begrenzten, sondern auch die eines globalen Atomkriegs. Schon 2007 konnten sie bestätigen, dass die Folge eines globalen Atomkriegs ein nuklearer Winter wäre. Das gesamte damals vorhandene Atomwaffenarsenal betrug ungefähr 5.000 Megatonnen, zu 95 Prozent im Besitz der USA und Russlands. Der Einsatz dieses Arsenals würde 150 Millionen Tonnen Ruß verursachen. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur auf der Erde würde dadurch um 7°C bis 8°C sinken, und nach 10 Jahren immer noch um 4°C niedriger sein als heute. Dieser „Klimawandel“ würde somit an Stärke und Geschwindigkeit alles übertreffen, was die menschliche Zivilisation während ihrer bisherigen Geschichte erlebt hat. Minustemperaturen auf der nördlichen Halbkugel auch im Sommer und Hungersnot für die gesamte Weltbevölkerung wären die Folgen.

Abbildung 3: Änderung der bodennahen Lufttemperatur im Nord-Sommer (Juni, Juli, August) ein Jahr nach einem globalen Atomkrieg.
Aus: Robock, Alan (2020) Climatic Consequences of Nuclear Conflict (Presentation). Online: http://people.envsci.rutgers.edu/nuclear. Wiedergabe mit Genehmigung des Autors.

Auch eine neuere Modellierung von 201911 bestätigt diese Ergebnisse. Eine weitere Studie2 speziell zu den Auswirkungen auf die Ozonschicht zeigt: Bei einem globalen Atomkrieg würden bis zu 75 Prozent der schützenden Ozonschicht zerstört, und die Erholung würde bis zu 15 Jahre dauern. Nach dem Ende der nuklearen Eiszeit würde noch weiterhin lebensschädigende UV-Strahlung die Erdoberfläche treffen.

Es gibt heute immer noch genug Atomwaffen, um einen solchen nuklearen Winter auszulösen. Die sogenannte friedliche Nutzung der Atomkraft stellt dabei eine wesentliche Grundvoraussetzung für den Unterhalt dieser gewaltigen Atomwaffen-Arsenale dar. Allein deshalb ist die Einstufung der Atomkraft als nachhaltige Energieform, wie es im Entwurf der EU zur Taxonomie-Verordnung derzeit vorgesehen ist, dringend zu hinterfragen.

Nuklearer Winter
Aus: Robock, Alan (2020) Climatic Consequences of Nuclear Conflict (Presentation). Online: http://people.envsci.rutgers.edu/nuclear. Wiedergabe mit Genehmigung des Autors.

Gesichtet: Makus Palzer-Khomenko
Titelbild: Atombombentest 1971 in Französisch Polynesien. Foto:The Official CTBTO Photostream CC BY


1 Stagl. Sigrid (2020): Die Taxonomie-Verordnung und Kernenergie unter Berücksichtigung der DNSH-Kriterien: eine Literaturstudie, 28. Online: https://www.bmk.gv.at/dam/jcr:99797b88-5794-4ffc-abdb-f74eff865cb7/Metastudie_Nuklear_Taxonomie_2020.pdf

2 Abbott, D. (2011). Is nuclear power globally scalable? Proceedings of the IEEE, 99(10), 1611-1617.

3 IPCC (2014, ch.2 & AR5). Bruckner T., I. A. Bashmakov, Y. Mulugetta, H. Chum, A. de la Vega Navarro, J. Edmonds, A. Faaij, B. Fungtammasan, A. Garg, E. Hertwich, D. Honnery, D. Infield, M. Kainuma, S. Khennas, S. Kim, H. B. Nimir, K. Riahi, N. Strachan, R. Wiser, and X. Zhang. Energy Systems. In: Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 511-597.

4 Stagl (2020:28), Fußnoten im Zitat von M.A.

5 Turco, R. P.; Toon, O. B.; Ackerman, T. P.; Pollack, J. B.; Sagan, Carl (1983): Nuclear Winter: Global Consequences of Multiple Nuclear Explosions. In: Science 222, S. 1292. DOI: 10.1126/science.222.4630.1283

6 Robock, A.; Oman, L.; Stenchikov, G. L.; Toon, O. B.; Bardeen, C.; Turco, R. P.; Egu, Publication (2006): Climatic consequences of regional nuclear conflicts. In: Atmospheric chemistry and physics discussions 6, S. 11843. DOI: 10.5194/acpd-6-11817-2006 .

7 Özdoğan, Mutlu; Robock, Alan; Kucharik, Christopher J. (2013): Impacts of a nuclear war in South Asia on soybean and maize production in the Midwest United States. In: Climatic Change 116 (2), S. 373–387. DOI: 10.1007/s10584-012-0518-1 .

8 Xia, Lili; Robock, Alan; Mills, Michael; Stenke, Andrea; Helfand, Ira (2015): Decadal reduction of Chinese agriculture after a regional nuclear war. In: Earth’s future 3 (2), S. 37–48. DOI: 10.1002/2014EF000283 .

9 Mills, Michael J.; Toon, Owen B.; Lee-Taylor, Julia; Robock, Alan (2014): Multidecadal global cooling and unprecedented ozone loss following a regional nuclear conflict: MILLS ET AL. In: Earth’s future 2, S. 161–176. DOI: 10.1002/2013EF000205 .

10 Robock, Alan; Toon, Owen B.; Bardeen, Charles G.; Xia, Lili; Kristensen, Hans M.; McKinzie, Matthew et al. (2019): How an India-Pakistan nuclear war could start—and have global consequences. In: Bulletin of the Atomic Scientists 75 (6), S. 273–279. DOI: 10.1080/00963402.2019.1680049 .

11 Coupe, Joshua; Bardeen, Charles G.; Robock, Alan; Toon, Owen B. (2019): Nuclear Winter Responses to Nuclear War Between the United States and Russia in the Whole Atmosphere Community Climate Model Version 4 and the Goddard Institute for Space Studies ModelE. In: J. Geophys. Res. 124 (15), S. 8522–8543. DOI: 10.1029/2019JD030509 .

12 Bardeen, Charles G.; Kinnison, Douglas E.; Toon, Owen B.; Mills, Michael J.; Vitt, Francis; Xia, Lili et al. (2021): Extreme Ozone Loss Following Nuclear War Results in Enhanced Surface Ultraviolet Radiation. In: J. Geophys. Res. 126 (18). DOI: 10.1029/2021JD035079 .



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