개척 모델링 모델링은 인간으로 인한 기후 변화의 원인과 징후와 복잡한 시스템의 우산 아래에서 함께 모여있는 무질서한 물리적 시스템에 대한 원인과 징후가 올해의 노벨 물리학상으로 영광입니다. 상금의 절반은 Princeton University의 Syukuro Manabe와 Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M)의 Klaus Hasselmann에게갑니다 ) 지구 대기에서 - 그리고 손가락 인간 활동은 원인으로서의 인간 활동.
이상의 나머지 절반은 특정 자기 합금에서 혼란스러운 원자 행동을 이해하는 방법을 개발하여 로마 Sapienza University의 Giorgio Parisi에게갑니다. 재료의 거동에 대한 방대한 변동성에도 불구하고 Parisi는 기본 패턴을 식별 할 수 있음을 보여주었습니다. 그의 작품은 수학, 생물학, 신경 과학, 기계 학습에 영향을 미쳤으며 수천 명의 별들의 불평이 콘서트에서 어떻게 움직이는지를 설명하는 데 도움이됩니다.
기후 과학에 대한 초점은 스톡홀름 대학교의 물리학 자이자 노벨 물리학위원회 의장 인 Hans Hansson은“아직 메시지를받지 못한 세계 지도자들”을위한 메시지로 고안된 것이 었습니다. “우리가 말하는 것은 기후의 모델링이 물리적 이론과 잘 알려진 물리학에 기초한다는 것입니다.”
Manabe와 Hasselmann의상은 기후 과학자들을 기쁘게했습니다. Sorbonne University의 프랑스 CNRS의 기후 과학자 인 Sandrine Bony는“기후는 물리학 분야의 일부라는 환상적인 인식입니다. MPI-M의 기후 과학자 인 Bjorn Stevens는 다음과 같이 말합니다.“먼저 환상적인 소식입니다. 둘째, 그들은 완벽한 후보자를 정확하게 선택했습니다.”
과학자들은 오랫동안 지구가 표면에 부딪히는 태양 광선에 의해 따뜻해지고 대기에 의해 두 가지 효과의 균형에 의해 온도가 설정된 대기에 의해 공간으로 방사되는 대기에 의해 냉각된다는 것을 오랫동안 이해했습니다. 대기 Co 2 적외선의 일부를 흡수하여 냉각을 덜 효율적으로 만들고 균형을 비틀어 전세계 온도를 높입니다. 1890 년대 초에 스웨덴 물리학 자 스선트 아르 레니 우스는 상승 Co
제 2 차 세계 대전 후 프린스턴의 지구 물리학 적 유체 역학 실험실에서 일하기 위해 일본을 떠난 마나베는 문제에 중요한 물리학을 주입했다 :대류. 모든 학교 자식이 알고 있듯이 대기에는 열기가 올라가고 차가운 공기가 떨어지고 그 흐름도 에너지를 운반합니다. 마나베는 현상을 설명하지 않고 분위기를 이해할 수 없다는 것을 알고 있다고 스티븐스는 말했다. “그것은 천재 뇌졸중이었습니다.”
기념비적 인 1967 년 연구에서 Manabe는 대기의 복잡성을 40km 높이의 공기 열의 간단한 1D 모델로 줄였으며, 이는 오늘날의 초보 컴퓨터에서 수백 시간의 런타임이 필요했습니다. 이 모델은 Co 2 임을 보여 주었다 , 백만 분당 수백 부품 수준 (PPM)은 기후에 큰 영향을 미쳤습니다. Co 2 인 경우 수준은 현재 수준에서 약 300ppm에서 600ppm에서 600ppm에서 두 배로 증가했으며, 전세계 온도는 2.3 ℃로 증가 할 것이다.
1975 년 Manabe는 대기와 바다를 연결 한 최초의 3D 기후 모델을 출판했습니다. 바다는 열을 흡수하고 co 2 대기에서 수세기 동안 저장할 수 있으므로 교환은 기후의 장기 모델링에 중요합니다. Manabe가 모델을 사용하여 동일한 Co 2 를 실행했습니다. 두 배의 실험에서 그는 온도 상승이 2.93 ℃를 발견했다.이 발견은 오늘날 고출력 컴퓨터 모델의 답변과 현저히 유사하다는 것을 발견했다. Bony는“정말 놀랍습니다. "이것은 실제로 기후가 어떻게 작동하는지에 대한 신체적 이해의 힘을 보여줍니다."
Hasselmann은 기후 변화가 실제적이며 인간의 활동이 그것을 주도하고 있음을 관찰하기위한 토대를 마련했습니다. 기후 변화의 당당한 추세를 날씨와 계절의 더 빠르고 극적인 변화와 분리해야하기 때문에 쉬운 일이 아닙니다. Hasselmann은 교과서 통계 물리학에서 차용하여 기후 모델을 개발하고 빠르게 변화하는 날씨 패턴을 소음으로 취급했습니다. 1979 년 에이 모델을 사용하여 Hasselmann은 지구 온난화의 인간 지문을 최초로 식별하여 빠르게 성장하는 인간의 화산 배출과 같은 자연 기후 동인을 분리했습니다. 화석 연료 연소에서 온실 가스.
이 지문은 복잡하고 다각적이지만, 약간의 뚜렷하고 말하는 기능이 있다고 Stevens는 말합니다. 예를 들어, Co 2 의 축적으로 인한 온난화 낮은 대류권이 따뜻해지는 동안 약 10 킬로미터에서 50km 고도의 대기 층인 성층권 (대기 층)이 시원해 야합니다. Stevens는“태양의 [난방]에서 당신은 그것을 기대하지 않습니다.
Parisi의 연구는 유리와 같은 무질서한 고체 물질의 특성을 지배하는 숨겨진 규칙을 찾았습니다. 그는 원래“스핀 유리”로 알려진 이국적인 자기 재료에 초점을 맞추 었으며, 이는 철 원자가 무작위로 구리 원자의 그리드에 뿌려집니다. 철 원자의 스핀은 작은 자석처럼 작용하며, 보통 철에서 모든 원자는 같은 방향으로 가리키며, 재료의 거동을 지배하는 단일의 가장 쉽게 식별 된 에너지 "지면"상태를 산출합니다. 그러나 스핀 유리에서 인접한 스핀은 반대 방향으로 가리키기를 원하지만 주변 구리 원자의 배열로 인해 모든 것이 할 수있는 것은 아닙니다. 이러한 "좌절"은 재료가 다르지만 효과적으로 동등한 낮은 에너지 상태를 가지고있어 행동을 예측하기가 어렵다는 것을 의미합니다.
.Parisi는 그러한 시스템과 수많은 저 에너지 상태의 풍경을 다루기위한 새로운 이론적 패러다임을 개발했으며, 이상하게도 스위스의 스위스 기술 연구소의 통계 물리학자인 Lenka Zdeborová는 Lenka Zdeborová는 말합니다. 그녀는 그 공간에서 다양한 저에너지 상태가 트리와 같은 구조를 형성했으며 파리시는 가지의 통계적 분석이 스핀 유리 거동을 예측할 수 있음을 보여 주었다. 쓸모없는 추상화에서 운동처럼 들릴지 모르지만, 수학적 도구는 조류의 무리에서 컴퓨터 과학에 이르기까지 필드에서 필수 불가결 한 것으로 판명되었다고 인공 신경 네트워크가 배우는 방법을 설명하기 위해 사용하고있는 Zdeborová는 말합니다. "그는 실제로 공동체 전체가 자신이 생각해 낸 이론의 힘을 발휘하는이 과학자 중 한 명입니다."라고 그녀는 말합니다. "그는 [상품]을 너무 많이받을 자격이 있습니다."
노벨 물리학위원회의 일원 인 존 웨틀 루퍼 (John Wettlaufer)는 마나베의 기후 모델링과 파리의 원자 행동에 대한 파리의 연구는 하셀 만의 연구를 통해 연결을 공유한다고 말했다. "우리는 변동성을 이해하지 않는 한 예측 가능성을 이해하지 못한다"고 기자 회견에서 상을 발표했다.
.그리고 스핀 안경 전문가는 기후 과학자들과 일치하지 않는 것으로 보입니다. Parisi는 상위원회의 전화로 연락을 취한 국가들에게 영국 글래스고에서 열린 11 월 기후 정상 회담에서 지구 온난화에 대한 조치를 취하도록 촉구했다.
