北京时间17时45分|天目Tech+2021年诺贝尔物理学奖揭晓,一半授予了气象学家( 二 )


真锅淑郎的研究证实了温度的变化是由二氧化碳水平上升导致的 。 他在1975年发表了一个三维气候模型 , 成为揭开气候系统奥秘道路上的里程碑之一 。
“真锅淑郎的主要贡献之一是利用数学建模的手段 , 建立了三维气候模式 , 研究大气二氧化碳增加对气候系统的影响 。 在当时 , 这是很超前的研究 。 ”浙江大学地球科学学院大气科学系教授曹龙在接受采访人员采访时表示 。
60年前 , 计算机的速度比现在慢了几十万倍 , 因此真锅淑郎的模型相对简单 。 即便如此 , 在研究中 , 团队也花费了数百个小时来测试模型 。
当下 , 针对气候变化 , 科学家已经开发了更加复杂和更加精准的模型 , 能更加精确地分析和利用科学数据 。 今年8月 , 联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了最新的气候评估报告 , 气候评估的一个重要工具是世界各国开发的气候模式 。 作为IPCC报告的主要作者之一 , 曹龙认为 , Manabe在60多年前建立的气候模式 , 为当今气候模式的发展和预测未来全球变暖趋势奠定了重要的基础 。
北京时间17时45分|天目Tech+2021年诺贝尔物理学奖揭晓,一半授予了气象学家
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识别气候指纹资料图图片来自诺贝尔奖
把天气和气候联系起来
开创“指纹识别法”判定人类对气候的影响
在真锅淑郎研发出模型十年之后 , 克劳斯·哈塞尔曼将天气和气候联系了起来 。
要知道 , 由于太阳辐射在地理上和时间上分布极不均匀 , 地球上的天气总是瞬息万变 。 对人类而言 , 要精准预测未来十天以上的天气 , 都一直是一大挑战 。
1980年左右 , 克劳斯·哈塞尔曼提出了将不断变化的混沌天气现象描述为快速变化的噪音 , 为进行长期气候预测奠定了坚实的科学基础 。
诺奖官方将他用充满噪音的天气数据建立气候模型比喻为遛狗:
狗有时会挣脱牵引绳 , 有时会跑在你前面、或者跑在你后面 , 有时会与你并肩前行 。 你能从狗的运动轨迹中看出你是在走路还是站立不动吗?或者在快步行走还是小步慢走吗?狗的运动轨迹就像天气变化 , 人的行动轨迹则像气候 , 可以通过计算得出的答案 。
不过 , 影响气候的因素会随时间剧烈变动——它们可能很快 , 如风力或气温 , 也可能很慢 , 如冰盖融化和海洋变暖 。
对此 , 克劳斯·哈塞尔曼创建了一个随机气候模型 , 将这些变化的可能性都整合进了模型中 。
此后 , 他还提出了区分自然因素与人类活动因素影响气候变化方法 。 他发现 , 在模型中 , 太阳辐射、火山颗粒或温室气体等因素变化都会留下独特的信号 , 即“指纹” , 而且这些信号可以被分离出来——这种识别指纹的方法就可以应用于判定人类对气候系统的影响 。
“他的贡献主要在于在随机气候动力学和指纹识别法研究气候变化成因 , 就是在检测气候变化的归因方面做了很多开创性的工作 。 ”曹龙说 。
曹龙认为 , “气候变化的科学本质是物理学 , 包括流体力学、大气辐射学等多个方面 。 物理奖把一半颁发给这两位科学家 , 说明全球对气候变化的关注和重视 。 近年来 , 气候变化加剧 , 极端天气频发 , 地球的气候需要人类共同关注与守护 , 研究气候变化的机理和应对对于可持续发展 , 守护地球母亲具有重要意义 。 ”
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在复杂材料中寻找规律图片来自诺贝尔奖
在复杂系统中寻找规律
帮助人类理解各种无序的材料和现象
围绕复杂系统 , 第三位科学家乔治·帕里西的研究则更为基础 。