10月5日，2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，一半被授予美籍日裔科學(xué)家真鍋淑郎(Syukuro Manabe)和德國科學(xué)家克勞斯·哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)，以表彰他們對復(fù)雜的地球氣候系統(tǒng)進(jìn)行了建模，對其氣候的變化進(jìn)行量化，可靠且準(zhǔn)確地預(yù)測了氣候變化。
另一半被授予給了意大利科學(xué)家喬治·帕里西(Giorgio Parisi)，他發(fā)現(xiàn)了從原子到行星尺度的物理系統(tǒng)中無序和漲落之間的相互影響。
很多人說，爆冷了，沒想到會(huì)這次獎(jiǎng)項(xiàng)會(huì)頒給“復(fù)雜物理系統(tǒng)”。實(shí)際上，這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的前一半可以說是頒給了“全球變暖”。目前，全球變暖正處于風(fēng)口浪尖，而真鍋淑郎早在50多年前就精準(zhǔn)地預(yù)見了全球變暖，他是第一個(gè)基于物理定律證明二氧化碳會(huì)影響氣候的人。我們重點(diǎn)就來說說氣候變化與諾貝爾獎(jiǎng)。
全球變暖，早期發(fā)展歷史
傅立葉
全球變暖，最早是1820年約瑟夫·傅立葉發(fā)現(xiàn)的�？諝馐峭该鞯�，傅里葉認(rèn)為陽光能直接穿透空氣，到達(dá)地面。但這些物質(zhì)被地面吸收后會(huì)釋放出“暗熱物質(zhì)”，意為看不見的、帶有熱量的物質(zhì)。這些物質(zhì)會(huì)被透明的空氣所吸收，導(dǎo)致空氣升溫。
因此他提出如果存在地球般大小的天體，且離太陽的距離也相同的，那么它會(huì)比地球更冷，因?yàn)榈厍虻目諝庥兄?ldquo;毯子”一樣的保溫效應(yīng)。
阿累尼烏斯
后來，科學(xué)在“光譜”分析上有了進(jìn)展。1896年，斯萬特·阿累尼烏斯解釋了傅立葉所描述的“暗熱物質(zhì)”，其實(shí)是太陽輻射（長波）被地球表層的沙石、海洋等物質(zhì)吸收后，重新向外釋放出的熱量（紅外短波輻射）。
空氣對短波輻射不太感冒，但其中的二氧化碳、甲烷、水蒸氣等氣體對短波輻射具有很高的吸收率�；诖怂J(rèn)識到這些氣體增加時(shí)，披在地球上的毯子會(huì)變厚。阿累尼烏斯還計(jì)算出了早期的“毯子效應(yīng)”，這是人類早期的“氣候模型”。
真鍋淑郎
不過，氣候系統(tǒng)包含了大氣圈、水圈、陸地表面、冰雪圈等等，牽一發(fā)而動(dòng)全身，極為復(fù)雜。此外，如今人類的活動(dòng)所屬的生物圈也成了引導(dǎo)氣候變化的主力軍。100多年前，估計(jì)沒有人會(huì)想到人類有一天能夠改寫氣候，因此前路茫茫，難以預(yù)料。
對于如此復(fù)雜、混沌系統(tǒng)，真鍋淑郎在1967年發(fā)表了《給定相對濕度分布下的大氣熱平衡》，基于輻射傳輸和積云對流過程對氣候系統(tǒng)進(jìn)行抽絲剝繭，抓住了氣候變化主要核心，將影響氣候的重要因素聯(lián)系了起來，建立了模型，并且進(jìn)行量化。提出了：如果大氣中二氧化碳含量增加一倍，全球平均氣溫就會(huì)提升2度。
到了今天，二氧化碳濃度提升了約50%，全球平均氣溫大約提升了1度，足以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性的。對于氣候的不確定性，科學(xué)家們依然在想辦法確定，而真鍋淑郎50年前構(gòu)建的量化模型，在大方向上依然有效。此外，當(dāng)年的氣候模型也間接促成了IPCC的成立。
克勞斯·哈塞爾曼
上世紀(jì)70年代，克勞斯·哈塞爾曼進(jìn)一步構(gòu)建了天氣與氣候相結(jié)合的模型，表明了無論天氣多么變化莫測都無法撼動(dòng)氣候系統(tǒng)的大趨勢。他還在氣候系統(tǒng)找到辨別人為活動(dòng)與自然現(xiàn)象的方法，證明了全球變暖是由人類活動(dòng)造成的。
綜上所述，2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了“復(fù)雜的物理系統(tǒng)”，其中一半頒發(fā)給了上世紀(jì)六七十年代對復(fù)雜氣候系統(tǒng)的精準(zhǔn)研究，他們早早就表達(dá)了一個(gè)準(zhǔn)確的觀點(diǎn)：全球變暖將要發(fā)生，而且始作俑者是人類。哈塞爾曼獲獎(jiǎng)后，接受采訪表示：寧愿自己沒獲獎(jiǎng)，也不希望有全球暖化。
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