Konceptet med kärnkraftsvinter - en årslång planetarisk frysning orsakad av luftburet sot som genereras av kärnvapenbomber - har funnits i decennier. Men sådana spekulationer har till stor del baserats på bak-av-kuvert-beräkningar som involverar ett totalt krig mellan Ryssland och USA. Nu, en ny multinationell studie som innehåller de senaste modellerna för globalt klimat, växtodling och handel undersöker de möjliga effekterna av ett mindre gigantiskt men kanske mer troligt utbyte mellan två långvariga kärnvapenbeväpnade fiender:Indien och Pakistan. Det tyder på att även ett begränsat krig mellan de två skulle orsaka oöverträffad matbrist på hela planeten och trolig svält som varar i mer än ett decennium. Studien visas denna vecka i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences .

Av uppskattningsvis 14, 000 kärnstridsspetsar över hela världen, nära 95 procent tillhör USA och Ryssland. Indien och Pakistan tros ha cirka 150 vardera. Studien undersöker de potentiella effekterna om var och en skulle avsätta 50 bomber i Hiroshima-storlek - mindre än 1 procent av den uppskattade världsarsenalen.

Förutom direkt död och förstörelse, författarna säger att eldstormar efter bombningarna skulle skjuta upp cirka 5 miljoner ton sot mot stratosfären. Där, det skulle spridas globalt och förbli, absorberar solljus och sänker den globala medeltemperaturen med cirka 1,8 grader C (3,25 F) i minst fem år. Forskarna tror att detta i sin tur skulle orsaka produktion av världens fyra huvudsakliga spannmålsgrödor - majs, vete, sojabönor och ris - att rasa i genomsnitt 11 procent under den perioden, med avsmalnande effekter som varar ytterligare fem till 10 år.

"Även detta regionala, begränsat krig skulle få förödande indirekta konsekvenser över hela världen, sa Jonas Jägermeyr, en postdoktor vid NASA Goddard Institute for Space Studies som ledde studien. "Det skulle överstiga den största hungersnöden i dokumenterad historia."

Enligt studien, grödor skulle drabbas hårdast i de nordliga brödkorgregionerna i USA, Kanada, Europa, Ryssland och Kina. Men paradoxalt nog, sydliga regioner skulle lida mycket mer hunger. Det beror på att många utvecklade länder i norr producerar enorma överskott, som till stor del exporteras till nationer i den globala södern som knappt kan försörja sig. Om dessa överskott skulle torka upp, effekterna skulle skölja ut genom det globala handelssystemet. Författarna uppskattar att ett 70-tal till stor del fattiga länder med en sammanlagd befolkning på 1,3 miljarder människor då skulle se mattillgången minska med mer än 20 procent.

Vissa negativa effekter på grödor skulle komma från förändringar i nederbörd och solstrålning, men den stora majoriteten skulle härröra från temperaturfall, enligt studien. Grödorna skulle drabbas mest i länder norr om 30 grader helt enkelt för att temperaturen där är lägre och växtsäsongerna kortare till att börja med. Även blygsamma minskningar av värmen under växtsäsongen kan göra att grödor kämpar för att mogna, och mottaglig för dödliga köldknäppar. Som ett resultat, skördar av majs, världens viktigaste spannmålsgröda, kan sjunka med nästan 20 procent i USA, och häpnadsväckande 50 procent i Ryssland. Vete och sojabönor, de andra och tredje viktigaste spannmålen, skulle också se branta nedgångar. På sydliga breddgrader, ris kanske inte lider lika illa, och kallare temperaturer kan till och med öka majsskördarna i delar av Sydamerika och Afrika. Men detta skulle göra lite för att kompensera de mycket större nedgångarna i andra regioner, enligt studien.

Eftersom många utvecklade länder producerar överskott för export, deras överskottsproduktion och överskottsreserver kan komma att överbrygga dem i åtminstone några år innan bristen uppstår. Men detta skulle komma på bekostnad av länder i den globala södern. Utvecklade länder skulle nästan säkert införa exportförbud för att skydda sin egen befolkning, och år fyra eller fem, många nationer som idag redan kämpar med undernäring skulle se katastrofala sänkningar av tillgången på mat. Bland dem som författarna räknar upp som hårdast drabbade:Somalia, Niger, Rwanda, Honduras, Syrien, Jemen och Bangladesh.

Om kärnvapen fortsätter att existera, "de kan användas med tragiska konsekvenser för världen, " sa studiemedförfattare Alan Robock, en klimatolog vid Rutgers University som länge har studerat de potentiella effekterna av kärnvapenkrig. "Lika hemska som de direkta effekterna av kärnvapen skulle vara, fler människor kan dö utanför målområdena på grund av svält."

Tidigare, Jägermeyr har studerat de potentiella effekterna av global uppvärmning på jordbruket, vilket de flesta forskare är överens om kommer att drabbas hårt. Men, han sa, en plötslig avkylning orsakad av kärnkraft skulle drabba livsmedelssystemen mycket värre. Och, tittar bakåt, effekterna på mattillgången skulle vara fyra gånger värre än någon tidigare registrerad global jordbruksstörning orsakad av torka, översvämningar, eller vulkanutbrott, han sa.

Studien kan vara felaktig på den konservativa sidan. För en, Indien och Pakistan kan mycket väl ha bomber som är mycket större än de som forskarna använder i sina antaganden. För en annan, studien lämnar Indien och Pakistan själva utanför grödanalyserna, för att undvika att blanda ihop de direkta effekterna av ett krig med de indirekta. Det åsido, Jägermeyr sa att man rimligen kunde anta att livsmedelsproduktionen i resterna av de två länderna skulle sjunka i huvudsak till noll. Forskarna tog inte heller hänsyn till de möjliga effekterna av radioaktivt nedfall, inte heller sannolikheten att flytsot skulle få stratosfären att värmas upp samtidigt som ytan svalnade. Detta skulle i sin tur få stratosfäriskt ozon att skingras, och liknande effekterna av numera förbjudna köldmedier, detta skulle ge mer ultravioletta strålar till jordens yta, skadar människor och jordbruk ännu mer.

Mycket uppmärksamhet har nyligen riktats mot Nordkoreas kärnkraftsprogram, och potentialen för Iran eller andra länder att starta upp sina egna arsenaler. Men många experter har länge betraktat Pakistan och Indien som de farligaste spelarna, på grund av deras historia av nästan kontinuerlig konflikt över territorium och andra frågor. Indien testade sitt första kärnvapen 1974, och när Pakistan följde efter 1998, insatserna växte. De två länderna har redan haft fyra fullskaliga konventionella krig, år 1947, 1965, 1971 och 1999, tillsammans med många betydande skärmytslingar däremellan. Nyligen, spänningarna över den omtvistade regionen Kashmir har blossat upp igen.

"Vi säger inte att en kärnvapenkonflikt är runt hörnet. Men det är viktigt att förstå vad som kan hända, sa Jägermeyr.

Uppsatsen var medförfattare av totalt 19 forskare från fem länder, inklusive tre andra från Goddard, som är knuten till Columbia University's Earth Institute:Michael Puma, Alison Heslin och Cynthia Rosenzweig. Jägermeyr har även anknytning till University of Chicago och Potsdam Institute for Climate Impact Research.