【諾貝爾獎】3人瓜分物理諾獎 美德學者建氣候模型 預測全球暖化
本年度諾貝爾物理學獎昨日揭曉,獎項頒發予3位來自美國、德國及意大利的學者,表揚他們「為人類理解複雜物理系統作出突破貢獻」,其中日裔美籍的真鍋淑郎及德國科學家哈塞爾曼,因為建立地球氣候的物理模型,讓人類知道二氧化碳如何令地球氣溫上升,並可靠地預測地球暖化而獲獎;至於來自意大利的帕里西,則找出了看似無序的複雜系統背後的規律,對物理理論,以至數學、生物、神經科學等其他範疇,都有重要作用(見另稿)。
在宇宙不同複雜系統中,氣候就是與人類存亡最為息息相關的一環。大氣層中最具影響力的溫室氣體其實是水蒸氣,而二氧化碳在大氣層中所佔比例其實只有0.04%,不過人類無法控制水蒸氣濃度,二氧化碳則可以控制;1903年諾貝爾物理學獎得主阿倫尼烏斯早在19世紀末,已經初步證明二氧化碳及氣候變化關係,提出若大氣層二氧化碳含量減半,地球會進入新的冰河世紀;相反若二氧化碳倍增,氣溫則會上升攝氏5至6度,為二氧化碳與暖化關係的研究打開大門。
真鍋淑郎證增二氧化碳致升溫
生於日本的真鍋淑郎,1958年東京大學博士畢業後移居美國深造,自此致力解開二氧化碳與氣溫之間的關係,成為1960年代地球氣候物理模型開發的先驅者。與70年前的阿倫尼烏斯不同,真鍋淑郎研究時還將空氣垂直對流及水蒸氣中的潛熱納入考量,以發展出相應物理理論。
由於當年的電腦不發達,真鍋淑郎計算時將整個模擬理論縮減成一維,即一個進入大氣層40公里的垂直圓柱體,並計算出每當二氧化碳倍增,全球溫度便會上升逾攝氏2度。真鍋淑郎證實這種氣溫上升是二氧化碳增加所致,因為如果是太陽輻射下的升溫,理應整個大氣層同時變熱,不過模擬理論中卻只有靠近地面的部分變熱,上層大氣則變冷。
哈塞爾曼研人類如何影響氣候
約10年後,哈塞爾曼成功創建了將天氣和氣候聯繫在一起的模型,繼而解答一個重要疑問︰為何天氣變化如此急速,但整體的氣候理論仍然可信。要在混亂的天氣數據中建立一個氣候理論,就像人放狗一樣,有時狗會跑在前面,有時又在後面,有時甚至不動;此外影響氣候的數據變化可以很大,有時如風力、氣溫等急速變化,有時則如海洋溫度等緩慢變化。哈塞爾曼的理論則成功納入隨機因素,說明快速的氣候變化,如何導致緩慢的海洋變化。
哈塞爾曼此後又研究出,如何在氣候系統中找出人類活動的足跡,因為如太陽輻射、火山灰、溫室氣體量等,都會留下「指紋」,可從整體氣候中分辨而出,哈塞爾曼便應用同一方法,找出人類是如何影響氣候系統。
隨着相關理論愈趨完善,溫室效應亦愈來愈明顯,大氣層中的二氣化碳含量自19世紀以來已上升40%,地球氣溫亦在過往150年間上升逾攝氏1度。諾貝爾委員會形容,有了兩位學者提供的物理基礎,人類再無法說自己「不知道」,藉此無視全球暖化。真鍋淑郎和哈塞爾曼將可平分其中一半獎金。 ●綜合報道
●克勞斯·哈塞爾曼
出生:1931年10月25日,德國漢堡
現職:馬克斯·普朗克氣象研究所教授
●真鍋淑郎
出生:1931年9月21日,日本愛媛縣
現職:普林斯頓大學高級研究員
●喬治·帕里西
出生:1948年8月4日,意大利羅馬
現職:羅馬大學教授