安全警示
全球核战争后的粮食安全危机分析
研究表明，核战争引发的气候干扰将导致粮食生产大幅下降，可能使超过20亿人面临饥荒，强调全球合作的重要性。
全球粮食不安全和由于核战争烟尘注入导致的作物、海洋渔业和牲畜生产减少。
核武器爆炸产生的大气烟尘将干扰地球气候，限制陆地和水域食品生产。本文利用气候、作物和渔业模型，评估六种平流层烟尘注入情景的影响，预测战争后各国的食品热量总量。在目标区域之外量化影响，我们证明，超过5 Tg的烟尘注入将导致大规模食品短缺，几乎所有国家的牲畜和水产生产无法弥补作物产量的减少。减少食品浪费等适应措施对提高可用热量的影响有限。我们估计，印巴之间的核战争将导致超过20亿人死亡，而美俄之间的战争可能造成超过50亿人死亡，强调了防止核战争的全球合作重要性。
极端事件如大型火山喷发或核战争可能导致全球气候突然变化并影响粮食安全。全球火山冷却导致的硫酸盐气溶胶曾引发严重饥荒和政治动荡，例如1783年冰岛拉基火山喷发或1815年印度尼西亚坦博拉火山喷发后的情形。核战争引起的全球降温将取决于武器的威力、数量及其目标等多种气候和地理因素。在核战争中，针对城市和工业区的炸弹将引发火灾，向高层大气注入大量烟尘，这些烟尘将迅速传播并使地球降温。此类烟尘注入将导致地球气候的长期干扰，影响陆地和海洋的食品生产。
我们研究的情景列于表1。每种情景假设核战争持续一周，产生表中所示的核武器数量和威力，并产生不同量的平流层烟尘。存在多种战争情景可能导致相似的烟尘量及气候冲击，包括涉及其他核武器国家的战争(中国、法国、英国、朝鲜和以色列)。
2017年和2020年，加拿大和澳大利亚的灾难性森林火灾产生了0.3-1 Tg的烟雾(0.006-0.02 Tg烟尘)，该烟雾被阳光加热并带入平流层，持续数月。这进一步增强了我们模拟结果的可信度，预测核战争后将发生相似的过程。
核战争主要会污染核武器使用地点附近的土壤和水源。烟尘一旦达到高层大气，将全球扩散。因此，我们的结果在全球范围内具有相关性。本文聚焦于核战争导致的气候干扰，影响全球陆地和海洋的食品生产系统。到目前为止，关于整个战争情景对陆地和海洋食品生产影响的综合评估仍然缺失。我们研究六种战争情景，产生5 Tg至150 Tg的烟尘，评估对食品供应的影响。
对作物和鱼类捕捞生产力的影响
利用气候、作物和渔业模型，我们计算了不同食品组别在战争后不同年份的热量生产。气候影响将持续约十年，但在前几年达到峰值。
模拟的作物全球平均热量生产在战争后的1-5年下降了7%，即使在最小的5 Tg烟尘情景下，最大降幅可达50%(47 Tg烟尘情景)。在150 Tg烟尘的情况下，全球平均作物热量生产将在核战争后3-4年下降约90%。这些变化将导致全球食品市场的灾难性干扰，7%的全球产量下降将超过自1961年粮农组织观测记录以来的最大异常。
鱼类是另一重要的食品来源，特别是蛋白质供应。核战争将减少野生鱼类捕捞，但减少幅度低于陆地农业，因海洋初级生产力的下降相对温和(5 Tg时下降3%，150 Tg时下降37%)，海洋温度变化也不明显。陆地作物生产主导了作物和渔业总热量变化，因为全球作物生产是野生渔业的24倍，主粮每单位零售质量含有的热量约为鱼的五倍。海洋野生捕捞渔业总共贡献0.5%的热量，但提供了全球平均蛋白质供应的3.5%。
核战争引起的冷却导致作物温度限制，延迟生理成熟并增加冷胁迫。农业和海洋渔业的热量减少显示出区域差异，北半球高纬度地区的减少幅度最强烈。即使在印巴情景中，许多地区多年来都变得不适合农业。例如，在27 Tg情景下，北半球中高纬度地区的作物热量生产减少超过50%，鱼类捕捞减少20%-30%。位于中高纬度的核武器国家(中国、俄罗斯、美国、法国、朝鲜和英国)的热量减少在30%至86%之间，而低纬度国家(印度、巴基斯坦和以色列)的减少则低于10%。交战国的影响可能会被地方问题主导，如基础设施破坏、放射性污染和供应链中断，因此这里的结果仅适用于遥远地区烟尘注入的间接影响。
对人类热量摄入总量的影响
为了估计人类可用的总食品热量，我们考虑了饮食成分、不同食品类型的热量含量、作物利用和未直接建模的食品生产变化。根据2010年粮农组织报告，51%的全球热量来自谷物，31%来自蔬菜、水果、根茎、块茎和坚果，18%来自动物及其相关产品，其中鱼类占7%，海洋野生捕捞占3%。我们模拟的作物和鱼类提供近一半的热量和40%的蛋白质。此外，模拟的食品生产中，只有部分可供人类消费。许多作物(如玉米和大豆)主要用于非食品用途，如饲料。
此外，食品的可用总热量高度依赖于人类对核战争的反应。我们假设国际食品贸易暂停，食品出口国因食品生产下降而停止出口。此外，我们考虑了三种社会反应：牲畜、部分牲畜和无牲畜。在牲畜反应情景中，代表对气候驱动的食品生产减少的最小适应，人们继续正常养殖牲畜和鱼类。虽然增加更多作物残渣作为饲料或添加新饲料(如昆虫补充剂)可能增加潜在的牲畜饲料，但我们假设不添加新饲料，农业谷物、残渣和放牧生物质与牲畜饲料的比例相同。所有作物的热量减少按我们四种模拟作物的平均减少计算，海洋野生捕捞鱼类的热量变化则通过正常的捕鱼行为计算。无牲畜反应则代表一种情景，第一年后不再维持牲畜(包括乳制品和鸡蛋)和水产养殖，之前用作饲料的作物生产部分可供人类食用。此外，捕捞压力加大，通过鱼价五倍上涨模拟。类似反应在1815年坦博拉火山喷发后“无夏之年”发生在新英格兰。尽管温度变化小于我们这里任何核战争情景的模拟，但作物失败迫使农民出售牲畜，因为无法喂养它们，之前不可口的鱼类也被纳入饮食中。我们测试了食品竞争饲料(0-100%)可供人类使用的全部范围，并在一些图表和表格中选取50%作为示例。在牲畜和无牲畜案例之间，我们还考虑了部分牲畜案例，其中转为人类消费后剩余的牲畜饲料将用于养殖牲畜。
最终的生物燃料产品(生物柴油和乙醇)仅占植物性产品的0.5%，可以重新用作食品(如植物油和酒精)。生物燃料的副产品已被添加到牲畜饲料中。因此，我们在计算中仅添加生物燃料最终产品的热量。全球家庭垃圾约为20%。如果我们假设核战争后家庭垃圾减少50%或100%，这些额外的热量将变得可用。
在讨论各国热量损失的后果时，涉及休耕土地的数量、区域气候影响和人口水平等因素，并假设国际粮食贸易完全停止。我们重点分析两个国家的卡路里摄入水平：维持正常身体活动所需的卡路里和低于基础代谢率的摄入水平。低于第一个水平将无法维持正常活动，低于基础代谢率则会快速导致体重下降甚至死亡。在注入5 Tg黑烟的情况下，大多数国家的卡路里摄入虽然低于2010年水平，但仍足以维持体重。在更大黑烟注入的情况下，大多数中高纬度国家将遭遇严重饥荒。当每国50%的饲料转为人类消费时，部分国家(如美国)在较小黑烟注入下可维持足够的卡路里摄入，但在更大注入下则会面临体重下降或严重饥荒。
在150 Tg的情况下，大多数国家的卡路里摄入低于基础代谢率，只有澳大利亚例外。随着国际贸易停止，澳大利亚的小麦几乎占据其卡路里摄入的50%。而全球粮食供应的变化可能在一定程度上通过贸易来弥补极端地区减少的现象，但实现全球食品均衡分配将是一个重大挑战。尽管粮食生产充足，2020年全球仍有7.2亿到8.11亿人面临营养不良，因此食品分配的不平等问题仍然突出。
我们利用先进的气候、作物和渔业模型计算核战争场景下全球食品供应的变化。针对地区性核战争，大部分地区可能会遭遇饥荒。虽然在小规模核战争中减少家庭食物浪费可以帮助缓解问题，但在更大规模的核战争中，气候变化引起的总体生产下降将使情况更为严重。俄罗斯和美国等主要出口国的作物产量大幅下降，可能会导致出口限制，严重影响依赖进口的国家。
总之，核战争后光照减少、全球变冷及可能的贸易限制将导致粮食安全的全球性灾难，影响将无法被畜牧和水产食物所抵消。美国与巴基斯坦之间的核战争可能导致超过20亿人死亡，而美国与俄罗斯之间的战争可能造成超过50亿人丧生。这些结果进一步支持1985年美国总统里根与苏联总书记戈尔巴乔夫的声明，重申核战争不可胜利，绝不能打响。
本文译自 Nature Food，由 BALI 编辑发布。