Nobelprijs Natuurkunde voor klimaatmodellen en complexe systemen

Nobelprijs Een Duitser, een Japanse Amerikaan en een Italiaan delen dit jaar de Nobelprijs voor Natuurkunde.

Blik vanuit de ruimte op aarde.
Blik vanuit de ruimte op aarde. Foto isil terzioglu

Syukuro Manabe (1931), Klaus Hasselmann (1931) en Georgio Parisi (1948) krijgen de Nobelprijs Natuurkunde voor hun onderzoek naar complexe systemen zoals het klimaat. Dat maakte het Nobelcomité dinsdagochtend bekend.

Het is voor het eerst dat de natuurkundeprijs wordt toegekend aan klimaatonderzoek. In 2018 won de Amerikaan William Nordhaus de Nobelprijs voor de Economie voor de manier waarop hij macroeconomische analyses ruimte maakte voor de effecten van klimaatverandering. De Vredesprijs van 2007 ging naar Al Gore en het IPCC, voor hun inspanningen aan de politiek bewustwording van het klimaatprobleem.

Lid van het Nobelcomité en hoogleraar theoretische fysica Thors Hans Hansson noemde het nadrukkelijk een gedeelde prijs, met een „gemeenschappelijk thema: hoe wanorde en fluctuaties samen kunnen leiden tot iets dat we kunnen begrijpen en voorspellen.”

Manabe’s werk legde het fundament voor de huidige klimaatmodellen. Hij toonde in de jaren 60 aan hoe een toename van koolstofdioxide in de atmosfeer kan leiden tot temperatuurstijging op het aardoppervlak. Manabe was een van de eerste onderzoekers die in zijn klimaatmodellen rekening hield met de interactie tussen instraling van de zon en luchtverplaatsing in de atmosfeer. In Manabe’s begintijd waren computers vele malen trager dan de huidige, maar in zijn relatief simpele model had hij al de belangrijkste gegevens goed.

Lees ook: Waarom de aarde opwarmt, de basis

Klaus Hasselmann bouwde daarop voort en bouwde een model dat het weer en het klimaat met elkaar integreert. Een hoofdvraag in zijn werk is hoe het weer van dag tot dag en uur tot uur zo variabel kan zijn, terwijl het klimaat stabiel blijft. Hasselman legde een link tussen weerverschijnselen en brownse beweging, de chaotische beweging van moleculen. Hasselman ontwikkelde nieuwe methodes om natuurlijke en menselijke klimaatinvloeden van elkaar te onderscheiden. Deze methodes zijn gebruikt om te bewijzen dat de toenemende temperatuur komt door menselijke CO2-uitstoot.

Spinglas

Parisi ontdekte patronen in wanordelijke complexe materialen. Hij werkte in 1979 aan ‘spinglas’, een superkoude legering van koper en ijzer met bijzondere magnetische eigenschappen. De moleculaire magnetische elementen bewegen uitsluitend op grond van toeval, en hangen niet met elkaar samen zoals in een gewone magneet. Parisi ontdekte een verborgen structuur in de schijnbaar chaotische manier waarop de magnetische velden van de ijzeratomen zich oriënteren. Deze ‘stochastische statistiek’ lijkt in zijn complexiteit op de atmosfeer en het klimaat. Het klimaatsysteem van de aarde is zo complex doordat het bestaat uit een bijna oneindige interactie tussen elementen die opereren op uiteenlopende tijdschalen en geografisch effect, van regendruppels tot oceaanstromingen. Parisi bestudeerde allerlei andere fenomenen waarin willekeurige processen een beslissende rol spelen, zoals de periodiek terugkerende ijstijden, of de patronen in spreeuwenwolken.

Hasselmann heeft voornamelijk in Duitsland gewerkt, Manabe ging na zijn PhD in 1958 in Tokio naar de VS, Parisi werkte in de jaren zeventig in Frankrijk en de VS en keerde in 1981 terug naar Italië.

Het geldbedrag dat met de Nobelprijs gepaard gaat is dit jaar vastgesteld op 10 miljoen Zweedse kronen, ongeveer 986.000 euro. Manabe en Hasselman delen een helft van de prijs. Parisi krijgt de andere helft.