Ein nuklearer Winter ist ein theoretisches Konzept. Würde jedoch das für einen großen Atomkrieg erwartete Klimaszenario, in dem Rauch und Ruß von Feuerstürmen das Sonnenlicht blockieren, eintreten, würden die globalen Temperaturen drastisch sinken und ein Großteil der landwirtschaftlichen Betriebe vernichtet. Ein nuklearer Winter könnte mehr als ein Jahrzehnt andauern und möglicherweise zu einer weitverbreiteten Hungersnot für diejenigen führen, die die verheerenden Auswirkungen der Bombenexplosionen überleben. Nun hat ein Team unter der Leitung von Forschern der Pennsylvania State University genau modelliert, wie sich verschiedene Szenarien eines nuklearen Winters auf die globale Maisproduktion auswirken könnten – das weltweit am häufigsten angebaute Getreide. Die Forscher empfahlen außerdem die Vorbereitung von „landwirtschaftlichen Resilienz-Kits“ mit Saatgut für schneller wachsende Sorten, die besser an kältere Temperaturen angepasst sind. Diese könnten möglicherweise dazu beitragen, die Auswirkungen eines nuklearen Winters sowie von Naturkatastrophen wie Vulkanausbrüchen abzufedern.
In kürzlich in Environmental Research Letters veröffentlichten Ergebnissen berichtete das Team , dass der Rückgang der Maisernte je nach Ausmaß des Konflikts variieren würde. Ein regionaler Atomkrieg, der rund 5,5 Tonnen Ruß in die Atmosphäre freisetzen würde, könnte die weltweite jährliche Maisproduktion um 7 % reduzieren. Ein groß angelegter globaler Krieg, der 165 Tonnen Ruß in die Atmosphäre ausstößt, könnte die jährlichen Maiserträge um 80 % reduzieren. Insgesamt simulierte die Studie sechs Atomkriegsszenarien mit unterschiedlichen Rußkonzentrationen.
Aufgrund der globalen Bedeutung der Nutzpflanze entschieden sich die Forscher, den Maisausbruch in einem nuklearen Winter zu modellieren, um das erwartete Schicksal der Landwirtschaft insgesamt darzustellen, so Yuning Shi , Erstautor der Studie und außerordentlicher Professor am Institut für Pflanzenwissenschaften der Pennsylvania State University. Er wies darauf hin, dass ein Rückgang der weltweiten Nutzpflanzenproduktion um 80 % katastrophale Folgen hätte und zu einer weitverbreiteten globalen Nahrungsmittelkrise führen würde. Selbst ein Rückgang der weltweiten Nutzpflanzenproduktion um 7 % hätte schwerwiegende Auswirkungen auf das globale Nahrungsmittelsystem und die Wirtschaft und würde wahrscheinlich zu erhöhter Ernährungsunsicherheit und Hunger führen.
Möglich wurden die Simulationen durch das Agrarökosystemmodell Cycles , das vor einigen Jahren von Wissenschaftlern des College of Agricultural Sciences der Pennsylvania State University entwickelt wurde . Zu seinen Entwicklern zählt auch Armen Kemanian, Professor für Produktionssysteme und -modellierung und korrespondierender Autor dieser Studie. Mithilfe von Hochleistungsrechnern und unter Berücksichtigung atmosphärischer Bedingungen ermöglicht Cycles groß angelegte, hochauflösende und mehrjährige Simulationen des Pflanzenwachstums, indem es die Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe im Boden-Pflanze-Atmosphäre-System akribisch verfolgt.
„Wir haben die Maisproduktion an 38.572 Standorten unter sechs Atomkriegsszenarien mit zunehmender Schwere simuliert – mit Rußeinspritzungen von 5 bis 165 Tonnen“, sagte Shi. „Diese Untersuchung trägt zu unserem Verständnis der globalen landwirtschaftlichen Widerstandsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit an katastrophale Klimaveränderungen bei.“
Die Forscher berücksichtigten nicht nur die Auswirkungen der enormen Rußmengen in der Atmosphäre, sondern modellierten auch die Zunahme der UV-B-Strahlung – einer Art ultravioletter Strahlung, die zu DNA-Schäden, oxidativem Stress und verringerter Photosynthese bei Pflanzen führen kann –, die in einem nuklearen Winter die Erdoberfläche erreichen würde und die Landwirtschaft weiter einschränken könnte.
Shi sagte, dies sei die erste Studie, die das Ausmaß der Schäden durch UV-B-Strahlung in der Landwirtschaft nach Atomexplosionen abschätze. Die Forscher prognostizierten, dass diese Schäden sechs bis acht Jahre nach einem Weltkrieg ihren Höhepunkt erreichen würden. Sie schätzten, dass dies die Maisproduktion um weitere 7 Prozent reduzieren könnte, was im schlimmsten Fall zu einem Rückgang der Maisproduktion um 87 Prozent führe.
Das Ozon in den hohen Lagen der Erdatmosphäre absorbiere den Großteil der UV-Strahlung, die der Planet von der Sonne empfängt, doch ein Atomkrieg würde diese Fähigkeit zerstören, erklärte Shi.
„Die Druckwelle und der Feuerball von Atomexplosionen erzeugen Stickoxide in der Stratosphäre“, sagte er. „Das Vorhandensein von Stickoxiden und die Erwärmung durch absorbierenden Ruß könnten Ozon schnell zerstören und die UV-B-Strahlung an der Erdoberfläche erhöhen. Dies würde Pflanzengewebe schädigen und die globale Nahrungsmittelproduktion weiter einschränken.“
Während die Prognosen auf potenziell katastrophale Produktionsrückgänge bei den derzeit angebauten Maissorten hindeuten, sagte Shi, könnte die Umstellung auf Sorten, die unter kühleren Bedingungen und in kürzeren Wachstumsperioden wachsen, die globale Ernteproduktion im Vergleich zu keiner Anpassung um 10 % steigern. Die Saatgutverfügbarkeit für diese Pflanzen könnte jedoch zu einem ernsthaften Problem werden – einem „Engpass für die Anpassung“, so die Forscher.
Ihr Lösungsvorschlag besteht darin, im Vorfeld einer nuklearen Katastrophe „Kits zur landwirtschaftlichen Widerstandsfähigkeit“ vorzubereiten, die regions- und klimaspezifisches Saatgut für Nutzpflanzensorten enthalten, die unter kühleren Bedingungen mit kürzeren Vegetationsperioden wachsen und so niedrigere Temperaturen überstehen können.
„Diese Kits würden dazu beitragen, die Nahrungsmittelproduktion in den unsicheren Jahren nach einem Atomkrieg aufrechtzuerhalten, während sich Lieferketten und Infrastruktur erholen“, sagte Kemanian. „Das Konzept der landwirtschaftlichen Resilienz-Kits lässt sich auf andere Katastrophen ausweiten – bei Katastrophen dieses Ausmaßes ist Resilienz von entscheidender Bedeutung.“
Shi merkte an, dass eine proaktive, international koordinierte Planung solcher Kits zwar unwahrscheinlich sei, aber allein schon ein gesteigertes Bewusstsein zu einer besseren Vorbereitung führen könne. „Wenn wir überleben wollen, müssen wir vorbereitet sein, auch auf unvorstellbare Folgen“, sagte er.
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Penn State
