משבר האקלים מגיע לפרס נובל לפיזיקה: שניים ממפתחי מודלי האקלים וחוקר מורכבות זכו בנובל 2021

מחצית הפרס הוענקה לסיוקורו מאנאבה מאוניברסיטת פרינסטון וקלאוס האסלמן, מכון מקס פלאנק ששכללו את מודלי האקלים וג’ורג’יו פריסי האיטלקי שעוסק במעבר בין מערכות פשוטות למורכבות * פריסי אמר באירוע ההכרזה: “ההבנה של משבר האקלים ניצבת על מדע מוצק” * הידיעה תתעדכן בהסברים המדעיים של וועדת פרס נובל

פרס נובל לפיזיקה לשנת 2021

פרס נובל לפיזיקה לשנת 2021 הוענק לשלושה חוקרים: סוקורו מנאבה (Syukuro Manabe), קלאוס האסלמן (Klaus Hasselmann) וג’ורג’יו פריסי (Giorgio Parisi) על “תרומות פורצות דרך במסגרת ההבנה שלנו באשר למערכות פיזיקליות מורכבות”. מחצית הפרס הוענק לסוקורו מנאבה היפני ולקלאוס האסלמן הגרמני שפיתחו מודלים לחיזוי שינויי אקלים, והחצי השני הוענק לג’ורג’יו פריסי האיטלקי על פיתוח מודלים לחקר מערכות תנודתיות בסדרי גודל רבים.

כזכור, פריסי זכה השנה (2021) גם בפרס וולף לפיזיקה, שיש הרואים בו מנבא נובל.

הפיזיקה המסבירה את האקלים ותופעות מורכבות אחרות

שלושת חתני פרס הנובל לפיזיקה לשנה זו זכו בפרס על מחקריהם באשר לתופעות כאוטיות ואקראיות למראית העין. סוקורו מנאבה (Syukuro Manabe) וקלאוס האסלמן (Klaus Hasselmann) הניחו את הבסיס להבנתו באשר לאקלים של כדור הארץ וכיצד האנושות משפיעה עליו. ג’ורג’יו פריסי (Giorgio Parisi) זכה בפרס על התרומות פורצות הדרך שלו באשר לתיאוריה אודות חומרים בלתי-סדורים ותהליכים אקראיים.  

מערכות מורכבות מאופיינות על ידי אקראיות וחוסר סדר וקשה להבין אותן במלואן. הפרס לשנה זו מכיר ומוקיר שיטות חדשות לתיאור מערכות אלו וחיזוי את ההתנהגות ארוכת הטווח שלהן.   

מערכת מורכבת חיונית אחת עבור האנושות היא האקלים בכדור הארץ. סוקורו מנאבה הדגים כיצד רמות גואות של פחמן דו-חמצני באטמוספירה מובילות לטמפרטורות גבוהות יותר על פני שטח כדור הארץ. בשנות השישים, הוא הוביל את הפיתוח של מודלים פיזיקליים המתארים את האקלים של כדור הארץ והיה החוקר הראשון אי פעם שבחן את יחסי הגומלין בין מאזן הקרינה לבין ההעברה האנכית של אוויר. המחקר שלו הניח את הבסיס לפיתוח של מודלים עכשוויים באשר לתיאור האקלים.

כעשור לאחר מכן, קלאוס האסלמן פיתח מודל המקשר יחדיו בין מזג האוויר לבין האקלים, תוך כדי מתן מענה לשאלה מדוע מודלים של אקלים יכולים להיות אמינים למרות העובדה שמזג האוויר משתנה תדיר וכאוטי. האסלמן גם פיתח שיטות לזיהוי אותות מוגדרים, סוג של “טביעות אצבע”, המטביעות את חותמן, הן הטבעי והן מעשה ידי אדם, על האקלים. השיטות שפותחו על ידו משמשות כיום על מנת להוכיח כי הטמפרטורה הגבוהה יותר באטמוספירה מקורה בפליטות של פחמן דו-חמצני מעשה ידי אדם.

בשנת 1980, ג’ורג’יו פריסי גילה תבניות חבויות בחומרים מורכבים בלתי-סדורים. התגליות שלו הן בין התרומות החשובות ביותר לתיאוריה של מערכות מורכבות. הן מאפשרות להבין ולתאר חומרים רבים ושונים הנראים על פניו כמסודרים באופן אקראי, לרבות תופעות כאלו, לא רק בתחום הפיזיקה, אלא גם בתחומים אחרים, שונים מאוד, כגון מתמטיקה, ביולוגיה, נוירו-מדעים ולמידת מכונה.

“התגליות שהוכרו בשנה זו מדגימות שההבנה שלנו באשר לאקלים מונחת על גבי בסיס מדעי מוצק, המבוסס על אנליזה מדוקדקת של תצפיות רבות. חתני הפרס של שנה זו גרמו לנו להשיג תובנה עמוקה יותר באשר לתכונות ולהתפתחות של מערכות פיזיקליות מורכבות”, אומר יו”ר ועדת פרס הנובל לפיזיקה.    

סוקורו מנאבה נולד בשנת 1931 בשינג’ו (Shingu) יפן. הוא קיבל את תואר הדוקטור שלו מאוניברסיטת טוקיו ביפן. כיום הוא משמש כמטאורולוג באוניברסיטת פרינסטון, ארה”ב.    

קלאוס האסלמן נולד בשנת 1931 בהמבורג, גרמניה. בשנת 1957 הוא קיבל את תואר הדוקטור שלו מאוניברסיטת גטינגן בגרמניה. כיום הוא משמש כפרופסור למטאורולוגיה במכון מקס פלנק, גרמניה.     

ג’ורג’יו פריסי נולד בשנת 1948 ברומא, איטליה. בשנת 1970 הוא קיבל את תואר הדוקטור שלו מאוניברסיטת ספיאנצה באיטליה. כיום הוא משמש כפרופסור באוניברסיטת ספיאנצה באיטליה

עוד בנושא באתר הידען:

הפשרת קיפאון העד עלולה להאיץ את ההתחממות הגלובלית

סוף סוף התגלתה מולקולה חמקמקה

להרחבה (אנגלית)

Popular science background: They found hidden patterns in the climate and in other complex phenomena (pdf)
Scientific Background: “For groundbreaking contributions to out understanding of complex physical systems” (pdf)