氣候變化就好像是蝴蝶煽動的翅膀，赤道太平洋的升溫，可能導(dǎo)致我國長江中下游地區(qū)夏季多雨。今年諾貝爾物理獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)給在氣候變化領(lǐng)域做出卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家。
諾貝爾頒獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)周二將2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予三位科學(xué)家，以表彰他們在預(yù)測氣候變化和理解復(fù)雜物理系統(tǒng)方面的開創(chuàng)性工作。
三位科學(xué)家分別為日裔美籍科學(xué)家真鍋淑郎（Syukuro Manabe）、德國科學(xué)家克勞斯·哈塞爾曼 (Klaus Hasselmann) 和意大利科學(xué)家喬治·帕里西 (Giorgio Parisi) 。其中真鍋淑郎和哈塞爾因“地球氣候的物理模型，量化變量和可靠預(yù)測全球變暖”獲獎(jiǎng)；帕里西因“發(fā)現(xiàn)從原子到行星尺度的物理系統(tǒng)中的無序和波動的相互作用”獲獎(jiǎng)。
氣候科學(xué)首獲物理獎(jiǎng)
與10月4日獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)或生理學(xué)獎(jiǎng)的兩位相對年輕的科學(xué)家不同，今年的物理獎(jiǎng)得主年齡最小的是75歲的意大利人帕里西，真鍋淑郎和哈塞爾曼都已是90歲和89歲高齡。
瑞典皇家科學(xué)院在一份聲明中表示，真鍋淑郎在1960年代的工作“為當(dāng)前氣候模型的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)”，哈塞爾曼“創(chuàng)建了一個(gè)將天氣和氣候聯(lián)系起來的模型”。帕里西的發(fā)現(xiàn)“使理解和描述很多不同且看似隨機(jī)的復(fù)雜物質(zhì)和現(xiàn)象成為可能”。他們的工作不僅適用于物理學(xué)，也適用于其他領(lǐng)域，如數(shù)學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)等。
諾貝爾物理獎(jiǎng)通常都會頒給基礎(chǔ)物理工作者，這次把獎(jiǎng)項(xiàng)頒給物理系統(tǒng)模型的開創(chuàng)者也令業(yè)界感到意外。但鑒于氣候變暖問題已經(jīng)成為全球關(guān)注的話題，今年的物理學(xué)獎(jiǎng)也反映了氣候研究工作的價(jià)值。
中科院大氣物理所研究員李熙晨對第一財(cái)經(jīng)記者表示：“今年的物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了三位地球氣候系統(tǒng)模擬有關(guān)的科學(xué)家，既在人們意料之外，又感覺眾望所歸。意料之外是因?yàn)榇饲爸Z貝爾物理獎(jiǎng)之前還從未對氣候科學(xué)表現(xiàn)出興趣，很多人可能認(rèn)為氣候科學(xué)不屬于傳統(tǒng)意義上的物理學(xué)。”
李熙晨表示，此前兩次與氣候環(huán)境有關(guān)的獎(jiǎng)項(xiàng)分別是1995年由于發(fā)現(xiàn)南極臭氧空洞的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，以及2007年政府間氣候合作的諾貝爾和平獎(jiǎng)?！氨娡鶜w則是因?yàn)?，氣候系統(tǒng)科學(xué)、地球系統(tǒng)模擬以及與之相關(guān)的混沌學(xué)科，不僅涉及了艱深的物理和數(shù)學(xué)知識，而且已經(jīng)對我們的日常生活產(chǎn)生了巨大的影響，并且必將改變未來的世界?！?/p>
李熙晨進(jìn)一步解釋道，人類賴以生存的地球表面，包括陸地、大氣圈、海洋圈、巖石圈、冰凍圈、生物圈等等，是一個(gè)相互交融、互相作用的復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。雖然大氣海洋中大部分質(zhì)點(diǎn)（或者說局部氣團(tuán)、水團(tuán)）的運(yùn)動和熱力過程都遵循相對簡單的物理學(xué)定律，但由于這些系統(tǒng)中億億萬萬個(gè)質(zhì)點(diǎn)（或局部）一直相互作用、相互影響，形成了一個(gè)非線性的“混沌系統(tǒng)”。
“我們耳熟能詳?shù)暮?yīng)，三體運(yùn)動都是混沌系統(tǒng)的很好的例子。”李熙晨表示，“一般來說混沌系統(tǒng)是很難預(yù)測的，但是我們的地球系統(tǒng)，在復(fù)雜而非線性的背景下，又隱含著一些有趣的規(guī)律，使得我們在理論上存在預(yù)測地球某方面的未來的可能性?！?/p>
如何預(yù)測地球的未來？
國際氣候協(xié)會已經(jīng)對氣候變化做出定義，是由氣候引起的一些變量，在一個(gè)具體的地點(diǎn)和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間內(nèi)所引起的變化，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間一般是指30年。
自上世紀(jì)70年代以來，科學(xué)家們已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確地預(yù)測了世界變暖的程度，短期的氣象災(zāi)害中的很大一部分也是可以預(yù)測的。
這些成果就要?dú)w功于包括真鍋淑郎在內(nèi)的科學(xué)家。真鍋淑郎從1960-70年代就開始了地球氣候系統(tǒng)數(shù)值模擬的嘗試。他和他的同事在1980-90年代研制的氣候模型已經(jīng)能夠較好地模擬地球?qū)Σ煌瑴厥覛怏w濃度所造成的輻射強(qiáng)迫的反饋。
“簡單來說就是能夠模擬未來不同溫室氣體濃度情況下，地球表面的溫度、降水等會發(fā)生什么樣的變化。這些氣候模式的模擬結(jié)果是我們對氣候變化進(jìn)行預(yù)估以及制定應(yīng)對方案的重要科學(xué)依據(jù)?！崩钗醭繉Φ谝回?cái)經(jīng)記者表示。
他補(bǔ)充道，我國也有很多科學(xué)家在地球系統(tǒng)模擬方面開展了長足的工作?！拔覈罡呖萍吉?jiǎng)獲得者曾慶存從60年代就開始著手建立我們自己的氣候數(shù)值模型，一直發(fā)展至今。”李熙晨表示，“在今年夏天，我國在懷柔科學(xué)城建成了地球系統(tǒng)數(shù)值模擬大裝置-寰，也是當(dāng)今世界先進(jìn)的地球系統(tǒng)模型。”
如今，地球系統(tǒng)模式在氣候變化和變率的機(jī)制研究和預(yù)測預(yù)估方面扮演著非常重要的角色，不僅能夠模擬不同溫室氣體濃度下地表的平均情況，而且能夠很好地模擬如地球軌道變化、火山爆發(fā)、人為排放氣溶膠以及氣候系統(tǒng)的內(nèi)部變率等對全球氣候和環(huán)境的影響。
“尤其是在極端事件（如極端暴雨、極端高溫、寒潮、洪澇災(zāi)害、強(qiáng)臺風(fēng)等）的預(yù)測預(yù)估、局地氣候變化、年際和年代際氣候變率等方面也扮演著越來越重要的角色。更為我們制定應(yīng)對氣候變化策略提供了重要的科學(xué)支撐?！崩钗醭空f道。
不過也有科學(xué)家質(zhì)疑今年物理獎(jiǎng)的三名獲獎(jiǎng)?wù)叩墓ぷ髀?lián)系并不那么緊密，諾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給兩個(gè)不同領(lǐng)域的科學(xué)家有“拼湊”之嫌。
對此，科普作家張軒中對第一財(cái)經(jīng)記者表示：“這三位科學(xué)家的貢獻(xiàn)是有一定的相互聯(lián)系的，因?yàn)樗鼈兌紝儆谒^的復(fù)雜系統(tǒng)，主要研究是混沌，也就是所謂的蝴蝶效應(yīng)以及其他相關(guān)的物理現(xiàn)象，包括大氣物理，所以他們的工作還是有一定的聯(lián)系，但確實(shí)關(guān)聯(lián)性不是特別的強(qiáng)。”
聯(lián)系客服
