海洋專家解讀2021年諾貝爾物理學獎

10月5日，瑞典皇家科學院宣布，將2021年諾貝爾物理學獎授予三名科學家。其中，兩位科學家——真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼，因“對地球氣候進行物理建模，量化可變性，并可靠地預測了全球變暖”而獲獎。近日，海洋生態學家柴扉對今年諾貝爾物理學獎頒給大氣與海洋領域科學家作出了解讀。

可靠預測全球變暖

據介紹，人類對地球氣候的研究可以追溯到19世紀。關于全球變暖的科學歷史，一般從1827年傅里葉提出地球大氣具有溫室效應開始講起。1861年，丁達爾發現并不是所有大氣成分都具有溫室效應。量子力學建立后，幫助人們理解氣體分子吸收譜，這為精確計算輻射傳輸奠定了基礎。而計算機的發展，則為快速計算輻射傳輸和氣候模式的發展提供了可能。

但是，真正可以量化氣候變化以及可靠地預測氣候變暖的數值模式，一直等到真鍋淑郎的研究成果出現才實現。真鍋淑郎在20世紀60年代領導了地球氣候物理模型的開發，展示了大氣中二氧化碳含量的增加如何導致地球表面溫度升高。從1965年的一維模式，一直到20世紀70年代三維模式；三維模式又從“平板海洋”的氣候模式，發展到“動力海洋”的?！獨怦詈夏Ｊ?。這些數值模式，是聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）評估氣候變化和未來氣候預估的重要工具。

克勞斯·哈塞爾曼則建立了一個將天氣和氣候聯系在一起的模型，很好地解釋了在天氣多變且復雜的情況下，氣候模型依然可靠的原因。他以創造性的方法，識別自然現象和人類活動在氣候中分別留下的“指紋”信號，并以此證明了大氣溫度升高是人類排放二氧化碳造成的。

真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼的研究成果為“了解地球氣候及人類如何影響它”奠定了基礎。

氣候變化研究離不開海洋

柴扉介紹，真鍋淑郎的成果，融合了大氣物理、物理海洋、古氣候等多學科研究?？藙谒埂す麪柭难芯恳矎奈锢砗Ｑ蟮綒夂蜃兓？梢哉f，氣候的變化離不開海洋，其研究也離不開對海洋的探索。

氣候模型的建立屬于物理學中的復雜系統研究。“一只蝴蝶在巴西輕拍翅膀，可以導致一個月后得克薩斯州的一場龍卷風?！苯M委會頒獎時候提到了蝴蝶效應。“就像我們不可能追蹤每一滴水，來預測洋流的變化一樣。模型的建立，需要科學家找出變化趨勢，刪繁就簡，抓住主要的物理過程，進行有效模擬和預測?！辈耢榻忉專Ｐ?，就是這樣一個具有前瞻性的工具。

氣候變化的研究離不開海洋，氣候變化也對海洋產生著重大的影響。

最新的一份IPCC報告《氣候變化2021：自然科學基礎》及決策者摘要中，就有“全球持續變暖……百年至千年時間尺度上，海平面上升等變化不可逆轉”等判斷。

“海洋領域幾乎所有重大科學進展都與觀測密切相關。物理海洋研究中，緊密的結合觀測和模擬更為重要。模擬是有效研究復雜系統，預測未來的不可或缺的工具。”柴扉說。

“垃圾堆里找寶藏”的精神

“一直以來，一些人對搞數值模擬的人有偏見。有一句調侃：‘garbage in garbage out’（‘垃圾進垃圾出’）。因為大量的復雜模型結果，是沒有很清晰意義的?！辈耢檎f，“而真鍋淑郎的研究，正是‘從垃圾堆里找出了寶藏’。”

柴扉曾于1987年到美國普林斯頓大學學習，接觸到真鍋淑郎。他的平易近人，對大自然很多現象的興趣，以及淵博的專業知識都給柴扉留下深刻印象。

2004年，時任緬因大學教授的柴扉，邀請真鍋淑郎到校進行學術交流?？臻e時間，柴扉曾陪真鍋淑郎到校園附近的沼澤地公園散步。走了近5公里的木棧道和森林小路，真鍋淑郎關注的是，在冰川消失了之后，在過去的1萬年中這里的氣候是如何變化的，以及濕地埋藏二氧化碳的能力，仔細觀察著植被、鳥類和其他生物的棲息環境。

“那一年真鍋淑郎73歲。今年獲得諾獎，他已經90歲了?！辈耢檎f，幾十年中，他認識的真鍋淑郎似乎沒有什么變化，謙虛，真實，熱情，充滿好奇心。2006年，克勞斯·哈塞爾曼也在接受采訪時說，一路走來，從物理，到海洋，再到氣候變化完全是出于對人類社會生存環境的關心與興趣。從中，科學家們的科學精神或可窺豹一斑。(i自然全媒體)