Nobelpreis für Physik 2021: Das Klima und andere komplexe Phänomene
Drei Preisträger teilen sich den diesjährigen Nobelpreis für Physik für ihre Studien über chaotische und scheinbar zufällige Phänomene. Syukuro Manabe und Klaus Hasselmann legten den Grundstein für unser Wissen über das Klima der Erde und darüber, wie der Mensch es beeinflusst. Giorgio Parisi wird für seine revolutionären Beiträge zur Theorie ungeordneter Materialien und Zufallsprozesse ausgezeichnet.
Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann und Giorgio Parisi
Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach
Komplexe Systeme zeichnen sich durch Zufälligkeit und Unordnung aus und sind schwer zu verstehen. Mit dem diesjährigen Preis werden neue Methoden zur Beschreibung dieser Systeme und zur Vorhersage ihres langfristigen Verhaltens gewürdigt.
Ein komplexes System, das für die Menschheit von entscheidender Bedeutung ist, ist das Klima der Erde. Syukuro Manabe wies nach, wie ein erhöhter Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zu einem Anstieg der Temperaturen an der Erdoberfläche führt. In den 1960er Jahren war er federführend bei der Entwicklung physikalischer Modelle des Erdklimas und erforschte als Erster die Wechselwirkung zwischen Strahlungsbilanz und vertikalem Transport von Luftmassen. Seine Arbeiten legten den Grundstein für die Entwicklung der heutigen Klimamodelle.
Etwa zehn Jahre später schuf Klaus Hasselmann ein Modell, das Wetter und Klima miteinander verknüpft und damit die Frage beantwortet, warum Klimamodelle trotz des wechselhaften und chaotischen Wetters zuverlässig sein können. Er entwickelte auch Methoden zur Identifizierung spezifischer Signale, Fingerabdrücke, die sowohl natürliche Phänomene als auch menschliche Aktivitäten im Klima hinterlassen. Seine Methoden wurden eingesetzt, um zu beweisen, dass der Temperaturanstieg in der Atmosphäre auf den Kohlendioxidausstoß des Menschen zurückzuführen ist.
Um 1980 entdeckte Giorgio Parisi verborgene Muster in ungeordneten, komplexen Materialien. Seine Entdeckungen gehören zu den wichtigsten Beiträgen zur Theorie der komplexen Systeme. Sie ermöglichen es, viele verschiedene und scheinbar völlig zufällige Materialien und Phänomene zu verstehen und zu beschreiben, nicht nur in der Physik, sondern auch in anderen, sehr unterschiedlichen Bereichen wie Mathematik, Biologie, Neurowissenschaften und maschinelles Lernen.
"Die in diesem Jahr ausgezeichneten Entdeckungen zeigen, dass unser Wissen über das Klima auf einer soliden wissenschaftlichen Grundlage beruht, die sich auf eine strenge Analyse von Beobachtungen stützt. Die diesjährigen Preisträger haben alle dazu beigetragen, dass wir tiefere Einblicke in die Eigenschaften und die Entwicklung komplexer physikalischer Systeme gewonnen haben", sagt Thors Hans Hansson, Vorsitzender des Nobelkomitees für Physik.
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