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【今年的诺贝尔物理学奖怎么会颁给了“气象学家”？｜科学小馆儿】
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“全球变暖”是提到气候变化永不缺席的话题 ， 与我们的生活也密切相关 。 但如果让你解释“全球变暖”与人类生活有何关系？人类生活对“全球变暖”有何影响？你真的了解吗？今年的诺贝尔物理学奖得主就给出了答案！
据诺贝尔奖官网消息 ， 2021年诺贝尔物理学奖将一半颁给了真锅淑郎（Syukuro Manabe）和克劳斯·哈塞尔曼（Klaus Hasselmann）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” 。 今天 ， 我们就来一起聊聊“建模”的那些事儿吧 。
很多人可能看到这里就会感到疑惑了 ， 这不是“诺贝尔物理学奖”吗 ， 怎么“地球气候”“全球变暖”这些气象名词都出现了呢？等等 ， 这后面不是还有“物理建模”这几个字嘛 。
1、如何给气候“建模”？
建模是个什么概念？
用可以听懂的话来说就是：套公式计算 。
那给气候“建模” ， 建的是什么样的模呢？
其实就是利用二氧化碳的浓度 ， 计算出全球温度发生变化的数值 。
别看现在说起来简单 ， 但在上60年代 ， 这项研究是非常具有前瞻性的 ， 毕竟在当时 ， “全球变暖”并没有像现在这样成为广受关注的问题 。 在美国地球物理流体动力学实验室（GFDL）工作的真锅淑郎与合作者开始研发有史以来第一个气候模型 ， 因此 ， 他也被称为是探索辐射平衡与气团垂直输送之间相互作用的第一人 。
来源：中科院物理所
在当时 ， 计算机的运算能力远不如现在这样发达迅速 ， 为了使整个计算结果简单化 ， 但同时又能保证计算结果的准确性 ， 真锅淑郎选择将模型缩小到一维 ， 即一个垂直的柱子 ， 距离大气层40公里 。 从这个模型出发 ， 他发现氧气和氮气对地表温度的影响可以忽略不计 ， 而二氧化碳的影响却很显著 。
真锅淑郎的气候模型
来源：中科院物理所
模型虽简单 ， 但其计算结果却与目前高度复杂的数值模式的运算结果非常接近 。 例如 ， 2021年8月政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的第六次评估报告第一工作组报告指出 ， 当二氧化碳含量翻倍时 ， 全球气温将升高2.5摄氏度至4摄氏度 ， 最佳估计是3摄氏度 ， IPCC第五次评估报告给出的评估范围是1.5摄氏度至4.5摄氏度之间 ， 而真锅淑郎当时模式计算出的结果是2.36摄氏度 。
这也就证明了大气中二氧化碳含量的增加确实会造成地表温度的上升 ， 但是整个环节当中 ， 人类活动会排放二氧化碳 ， 自然和其他事物也会排放二氧化碳 ， 究竟是人类排放的二氧化碳导致地表温度升高呢？还是其他事物导致的呢？这其中又该如何进行区分呢？而且 ， 天气复杂多变 ， 如何保证气候模型依然可靠？这就轮到哈塞尔曼登场了 。
2、如何区分人类活动对全球变暖的影响？
我们都知道 ， 影响气候变化的因素非常多 ， 而且变化也非常的迅速且毫无规律 。 在此基础之上 ， 哈塞尔曼受爱因斯坦布朗运动理论的影响 ， 将天气的快速变化作为噪音变化纳入计算中 ， 并证明这种噪音如何影响气候 ， 从而为长期气候预报奠定了坚实的科学基础 。 他创建的气候模型 ， 证明了快速变化的大气实际上会导致海洋的缓慢变化 。
解决了长期计算问题之后 ， 人类在影响地表温度中的占比又该如何解决呢？
哈赛尔曼发现 ， 太阳辐射、火山颗粒或温室气体浓度的变化会在气候系统中留下独特的信号 ， 现在通常人们将其称为“指纹”识别 ， 也正是因为这种方法 ， 他提出了气候变化归因检测 。 将人类活动和自然过程区分开来 ， 建立起清晰的人类活动影响地球气候系统的科学基础 。 他的方法已被用来证明大气温度升高是由人类活动排放二氧化碳造成的 ， 而这已经成为当前全球气候学家的共识 。
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