诺贝尔物理学奖首次颁给气候学家

　　南都讯 瑞典皇家科学院5日宣布，将2021年诺贝尔物理学奖授予三名科学家，以表彰他们对“理解复杂物理系统做出了开创性贡献”。其中一半授予日裔美籍科学家真锅淑郎和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼，他们因“建立地球气候的物理模型、量化其可变性并可靠地预测全球变暖”的开创性贡献获奖；另一半授予意大利科学家乔治·帕里西，他“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”。

　　几个世纪以来，物理学家一直在研究复杂系统，这些很难用数学方法来描述——它们可能被大量的因素影响或者受随机因素的支配。它们也可能是混沌的，比如天气，初始值的微小偏差将会导致随后的巨大差异。今年的获奖者为我们研究这类系统以及它们的长远应用发展做出了贡献。

　　瑞典皇家科学院新闻公报中说，三人因对“混沌和明显随机现象”的研究而获奖。地球气候对人类来说是一个至关重要的复杂系统，而复杂系统的特点是随机性和无序性，但三位获奖者开发了描述和预测它们长期行为的新方法。

　　真锅淑郎和哈塞尔曼因其在开发气候模型方面的开创性工作而获得诺贝尔奖。帕里西则是因其对复杂系统理论中大量问题提出了理论解决方案而获奖。

　　中科院大气物理研究所研究员周天军表示，虽然此前也有气候学家获得过其他诺贝尔奖项，但此次是诺贝尔物理学奖首次颁发给气候学家。这反映了国际社会对气候变化问题的高度关注。

　　三名科学家将分享1000万瑞典克朗（约合115万美元）奖金，帕里西将获得其中一半奖金，真锅淑郎和哈塞尔曼将分享另一半奖金。

　　真锅淑郎 1931年出生于日本新谷，现任美国普林斯顿大学高级气象学家。

　　克劳斯·哈塞尔曼 1931年生于德国汉堡，现任德国汉堡马克斯·普朗克气象研究所教授。

　　——表彰他们“地球气候的物理建模，量化可变性并可靠地预测全球变暖”。

　　乔治·帕里西 1948年生于意大利罗马，现任罗马大学教授。

　　——表彰他“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”。

　　解读

　　　　他们为什么获奖？

　　诺贝尔奖官网介绍，真锅淑郎的研究展示了大气中二氧化碳含量的增加，如何导致地球表面温度升高。而克劳斯·哈塞尔曼的部分研究，则被用于证明大气温度升高，是由于人类排放的二氧化碳。他们为我们了解地球气候以及人类如何影响地球气候奠定了基础。乔治·帕里西则对无序和随机现象理论做出了革命性贡献。

　　中科院大气物理所研究员俞永强说，真锅淑郎是最早基于数值模式定量估计二氧化碳对气候的影响的先驱。“以前的诺贝尔物理学奖都主要颁给做基础物理工作的人，这一次是颁给做数值模式的人，所以整个学界非常惊喜。”

　　“数值模拟是研究社会问题非常非常重要的一个工具。”他说，真锅淑郎对于气候敏感度的估计大概是3度左右，而从第一次IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）报告到第六次报告，对于气候敏感度的结论跟真锅淑郎的结论没有大的出入。真锅淑郎20世纪六七十年代的工作非常有先见，且影响非常深远。

　　复杂系统具有随机性和无序性，难以理解。地球的气候是复杂系统的众多例子之一。真锅淑郎展示了大气中二氧化碳含量的增加是如何导致地球表面温度升高的。20世纪60年代，他领导开发了地球气候物理模型，是第一个探索辐射平衡和气团垂直输送之间相互作用的人。他的工作为当前气候模型的发展奠定了基础。

　　大约十年后，克劳斯·哈塞尔曼创建了一个将天气和气候联系在一起的模型，从而回答了“在天气是多变与混沌的情况下，气候模型为什么仍旧可靠？”的问题。他还开发了识别自然现象和人类活动在气候中留下印记的特定信号和指纹的方法。他的方法已经被用来证明大气温度的升高是由于人类排放的二氧化碳。

　　1980年左右，乔治·帕里西在无序的复杂材料中发现了隐藏的模式。他的发现是对复杂系统理论最重要的贡献之一。它们使理解和描述许多不同的、显然完全随机的材料和现象成为可能，不仅在物理领域，而且在其他非常不同的领域，如数学、生物学、神经科学和机器学习也是如此。

　　“今年被认可的发现表明，我们关于气候的知识基于坚实的科学基础，基于对观测的严格分析。今年的获奖者都为我们深入了解复杂物理系统的特性和进化做出了贡献。”诺贝尔物理学委员会主席Thors Hans Hansson说。

　　综合：新华社 中新网 中科院物理所公众号