Experten om Nobelpriset: ”Klimatmodellerna är rotade i solid fysik”

2021-10-05 16:22  

Den grundläggande förståelsen av växthuseffekten har att göra med fysik – inget annat, enligt Kungliga Vetenskapsakademien. Forskararbetet bakom får nu Nobelpriset i fysik.

Årets Nobelpristagare i fysik, Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann och Giorgio Parisi, har alla bidragit till vår förståelse av komplexa fysikaliska system, konstaterar Kungliga Vetenskapsakademien.

Klimatet är ett exempel på ett sådant komplext system, som de två första forskarna har lagt ner mycket arbete på att försöka förklara.

Att ge Syukuro Manabe och Klaus Hasselmann den ena halvan av Nobelpriset i fysik kan ses som en bekräftelse på att det finns en vetenskaplig samsyn i klimatfrågan och att de klimatmodeller vi använder oss av i dag är tillförlitliga.

Läs mer: De får Nobelpriset i fysik för klimatforskning

– Det viktiga här är att klimatmodellerna tillsammans med metoderna för hur man knyter modeller och observationer tillsammans för att kunna göra förutsägelser, detta är verkligen rotat i solid, fysisk teori, säger Thors Hans Hansson, professor i teoretisk fysik vid Stockholms universitet och ledamot av Kungliga Vetenskapsakademien, KVA.

Den grundläggande förståelsen av vad växthuseffekten är och hur man projicerar fram i tiden vad som kan hända har med fysik att göra, enligt honom.

– Inte med biologi, inte med aerosolkemi, utan det har att göra med fysik och det är därför det är ett fysikpris.

Forskare som den tidigare Nobelpristagaren Svante Arrhenius förstod tidigt hur koldioxiden påverkar oss. Att solens strålar som kan ta sig igenom atmosfären värmer upp jordytan, och att jordytan strålar ut infraröd strålning. Den infraröda strålningen absorberas sedan, i sin tur, i atmosfären och hur mycket som absorberas beror på vad det finns för gaser.

Av det vi kallar växthusgaser är vattenånga den mest potenta, men här finns också koldioxid, som kan absorbera strålningen.

–  Vad Syukuro Manabe förstod var att man också måste ta med hur luften rör sig uppåt och neråt, det vi kallar för konvektion. Man måste även ha med sig vattenångan, att när varm luft rör sig upp så kondenseras vattenånga till vattendroppar. Alla de här tre sakerna, strålningsbalansen, konvektionen och vattenångan måste man förstå samtidigt för att få en modell som kan tala om för oss hur mycket temperaturen på jordytan ökar om du ökar koncentrationen av koldioxid. Det var hans bidrag, säger Thors Hans Hansson.

Läs mer: Nobelpris till Ardem Patapoutian och David Julius – för upptäckt om receptorer

Klaus Hasselmann har bidragit till en förståelse för hur väder påverkar klimatet, som hur snabba väderfluktuationer kan ge upphov till långsiktiga effekter på klimatet.

–  Det bästa exemplet är hur vädret påverkar vad som händer med temperaturen i havet, som har ett väldigt långt minne, hundratals år. Men också vad som händer med isen i polarregionerna. Det är en sak som Hasselman har skapat en förståelse för, säger Thors Hans Hansson.

Klaus Hasselman har också utvecklat metoder för att identifiera ”fingeravtryck” som både naturliga fenomen och människan har lämnat på klimatet. Det har gjort det möjligt att knyta temperaturökningen i atmosfären till mänskligt orsakade koldioxidutsläpp.

– Hur vet jag att klimatförändringarna beror på att det är mer koldioxidutsläpp orsakade av människor i stället för ett vulkanutbrott, eller i stället för något annat? Det är bara när man kombinerar de här olika sakerna som man kan säga något om det, och om vad som ska hända, säger Thors Hans Hansson.

Giorgio Parisi har visserligen gjort forskning knutet till klimatet. Men det är inte detta han får sin halva av årets Nobelpriset i fysik för.

–   Han får det för sina teorier som har att göra med vad som kallas för spinnglas, men också vanliga glas. Spinnglas är en typ av magnetiska legeringar som har väldigt märkliga egenskaper, förklarar Thors Hans Hansson för Ny Teknik.

Läs mer: Världspremiär för Crispr-redigerade tomater i Japan

Spinnglas är en speciell typ av metallegeringar där exempelvis järnatomer är slumpmässigt inblandade i ett gitter av kopparatomer. Järnatomerna kan fast de är få ändra materialets magnetiska egenskaper radikalt. Järnatomerna beter sig som magneter, och påverkas av varandra. Vissa par av spinn vill peka åt ett håll, andra åt ett annat.

Det var väldigt svårt att förstå materialets märkliga egenskaper, berättar Thors Hans Hansson.

–  Vanligtvis så finns det ju vad vi kallar för grundtillstånd, ett lägsta energitillstånd. Väntar man nog länge och kyler något så hamnar man i det där grundtillståndet. Men för den här typen av komplexa system så är det inte på det sättet. Även om du gör om experimentet på precis samma sätt så kan du få olika resultat, säger han.

Frågan var om det fanns någon struktur i detta överhuvudtaget? Går det överhuvudtaget att beskriva? Vad Giorgio Parisi insåg genom att införa nya matematiska metoder är att ja, det finns en ordning och en struktur, även om det på ytan kan se fullständigt slumpmässigt ut.

–  Hans idéer var från början relaterat till just de här spinnglasen, vilket för övrigt fortfarande är väldigt kontroversiellt, om den här teorin fungerar för vanliga spinnglas. Men hans teorier har haft en enorm tillämpning inom många andra områden, som till exempel hur minnet fungerar, hur vanliga glas är strukturerade och även andra system, det som man kallar slumplasrar, en speciell typ av laserljus, berättar Thors Hans Hansson.

Ania Obminska

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt