Hoppa till innehållet

En utskrift från Dagens Nyheter, 2021-10-28 14:38

Artikelns ursprungsadress: https://www.dn.se/vetenskap/maria-gunther-klimatmodeller-och-spinnglas-fysikpristagarna-forklarar-det-komplexa/

VETENSKAP | KOMMENTAR

Maria Gunther: Klimatmodeller och spinnglas - fysikpristagarna förklarar det komplexa

Bild 1 av 2
Foto: Per-Olov Eriksson/N/TT
Bild 2 av 2
Foto: Pontus Lundahl/TT

Årets Nobelpristagare i fysik beskriver och förklarar jordens klimatsystem och den svåraste fysiken i material med märkliga egenskaper.

Detta är en kommenterande text. Skribenten svarar för analys och ställningstaganden i texten.

Fysikkommittén prickade sannerligen helt rätt i år. Den ena halvan av priset, till Syukuro Manabe och Klaus Hasselmann för deras banbrytande arbete med att skapa modeller för hur växthusgaser påverkar klimatet, följer helt Alfred Nobels vilja att belöna den som gjort mänskligheten den största nytta. Den andra halvan, till Giorgio Parisi, min egen favorit till priset i år, belönar en av världens mest kreativa forskare som hittar dolda mönster i den svåraste fysiken, i allt från material med märkliga egenskaper till starar som flyger i flock.

I varje regndroppe är så mycket fysik inblandad att det är omöjligt att beräkna allt, ska Syukuro Manabe ha sagt. Allt i naturen är så komplext att vi måste förenkla för att beskriva och förstå det. Det förenar de tre pristagarna, trots att de forskar inom olika fält. De har förklarat de komplexa, på rätt nivå, med lagom många detaljer, så att det går att förstå verkliga fenomen.

Jordens klimat styrs av många olika komplexa system som samverkar.

Som ung forskare på 1960-talet ville den japanske atmosfärfysikern Syukuro Manabe förstå hur mer koldioxid i atmosfären påverkar jordens temperatur. Att mer växthusgaser värmer upp planeten hade svensken och sedermera kemipristagaren Svante Arrhenius räknat ut redan på 1800-talet. Men Manabe var först med att ta hänsyn till hur luften transporteras upp och ner genom atmosfären. I sin första enkla modell använde han bara en dimension - en fyra mil hög pelare av luft genom atmosfären - för att testa hur olika halter av gaser som syre, kväve och koldioxid skulle påverka temperaturen. Han fick på så sätt fram det första värdet på den så kallade klimatkänsligheten, det vill säga hur mycket jordens medeltemperatur skulle stiga om halten av koldioxid blir dubbelt så stor. Resultatet Manabe fick – 2,3 grader Celsius – stämmer förbluffande väl med värdet från IPCC:s senaste rapport från augusti i år, som kommer fram till att klimatkänsligheten ligger mellan 2,5 och 4 grader, trots att hans modell var den enklaste tänkbara.

I sin första modell fann Manabe också att mer koldioxid värmer upp luften närmast jorden och kyler av den högre upp i atmosfären. Så ser också uppvärmningen vi mäter i dag ut. Hade det varit ökad strålning från solen orsakade upphettningen skulle den se likadan ut i alla atmosfärens skikt.

När datorerna blev snabbare kunde Syukuro Manabe bygga ut sin modell. År 1975 publicerade han en klimatmodell i tre dimensioner. Det var ännu ett viktigt steg mot de klimatmodeller forskare använder i dag.

Tidig klimatmodell
Syukuro Manabe skapade klimatmodeller som bland annat visade hur en ökad koldioxidhalt i atmosfären håller kvar mer värme nära jordytan.
Tidig klimatmodell
Källa: KVA

Den tyske fysikern Klaus Hasselmann är jämngammal med Manabe, och ägnade sig först åt att forska om modeller för strömmar och vågor i haven. Runt 1980, ett drygt decennium efter Manabe publicerade sin första modell, visade han hur det går att koppla ihop det snabbt skiftande vädret med klimatet. Vädret ändrar sig ständigt, men Hasselmann lyckades visa att det ändå går att dra vetenskapliga slutsatser om mer långsamma trender i klimatet, genom att bygga in ett mått av slump i modellerna, med vädret som ett varierande brus.

Hasselmann utvecklade metoder för att få fram hur stort avtryck vi människor gör på jordens klimat. Med dem kan vi räkna ut hur klimatet skulle utvecklas om det bara påverkas av naturliga variationer, som jordaxelns lutning, solens instrålning och vulkanutbrott, och hur det utvecklas när även våra utsläpp av växthusgaser räknas in. Tack vare det kan vi nu säga säkert att våra utsläpp har orsakat uppvärmningen vi sett de senaste decennierna, och att den är omöjlig att förklara om vi bara tar hänsyn till naturliga faktorer.

Människans påverkan
Hasselman utvecklade klimatmodellerna till att även omfatta komplexa vädersystem. Hans metoder gjorde det dessutom möjligt att urskilja människans påverkan på klimatet.
Människans påverkan
Källa: KVA

Den tredje pristagaren, italienaren Giorgio Parisi, har hunnit med att ägna sig åt alla möjliga problem inom fysiken, där slumpmässiga processer kan spela en avgörande roll. Inom klimatforskningen har han bidragit med att räkna på varför istider återkommer i perioder, men mest känd är han för sitt arbete med material som kallas spinnglas. Det är blandningar av metaller, till exempel en liten mängd järnatomer som blandats in i koppar. Varje järnatom fungerar som en liten magnet. I en vanlig magnet placerar sig atomerna så att deras magneter pekar åt samma håll, men i blandningen med koppar pekar de åt alla möjliga håll, i en oordning som liknar den som molekylerna ligger i i en bit glas - därav namnet spinnglas. Parisi själv har jämfört det med Shakespeares tragedier, där vänner och fiender möts på scenen och alla måste förhålla sig till varandra.

Under 1970-talet försökte, och misslyckades, många framstående fysiker att beskriva de märkliga materialen. Till slut lyckades Parisi, tack vare sin enastående intuition, hitta en dold struktur och lyckades beskriva spinnglas matematiskt, med en metod som nu är en hörnsten för många komplexa system i fysiken.

Dolda mönster
Giorgio Parisi har utvecklat matematiska metoder som avslöjar dolda mönster i till synes kaotiska system, som hur kringvirvlande vätskemolekyler formerar sig när de plötsligt fryses till fast form.
Dolda mönster
Källa: KVA
Foto: KENA BETANCUR
Foto: DANIEL BOCKWOLDT
Foto: ALBERTO PIZZOLI

Ämnen i artikeln

Klimatet
Fysik
Nobelpriset

Kommentera artikeln

I samarbete med Ifrågasätt Media Sverige AB:s (”Ifrågasätt”) tjänst Ifrågasätt erbjuder DN möjligheten för läsare att kommentera vissa artiklar. Denna tjänst tillhandahålls således av Ifrågasätt som också är ansvarig för tjänsten.

De kommentarer som Ifrågasätt tillgängliggör på tjänsten visas i anslutning till dn.se. DN granskar inte kommentarerna i förväg. Kommentarerna omfattas inte av utgivaransvaret enligt yttrandefrihetsgrundlagen och de är inte heller en del av den grundlagsskyddade databasen dn.se.

Grundreglerna för kommentarer är:

  • håll dig till ämnet
  • håll en god ton
  • visa respekt för andra skribenter och berörda personer i artikeln.

I övrigt gäller de regler för kommentarer som framgår av Ifrågasätts användarvillkor och som du godkänner i samband med att du skapar ett konto för kommentering. Ifrågasätt förbehåller sig rätten att radera kommentarer i efterhand. DN kan genom eget beslut ta bort kommentarer.

Ⓒ Detta material är skyddat enligt lagen om upphovsrätt