为什么天气预报总不准?
为什么会有蝴蝶效应这种听起来很离谱的事情?

2021 年的诺贝尔理学奖,共同授予真锅淑郎、Klaus Hasselmann 和 Giorgio Parisi。
而前两位科学家研究的「气候变暖等复杂物理系统」,正和这两个问题的答案息息相关。
早在上世纪60年代,美国气象学家爱德华·洛伦兹,便用「蝴蝶煽动翅膀」的生动比喻解释了大气中的「混沌现象」:
一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。
「蝴蝶效应」产生的本质,是蝴蝶煽动翅膀引起空气系统发生改变,出现微弱的气流。而微弱的气流,再让周围更大范围的空气系统发生改变,从而形成更大的气流。经历一系列的连锁反应,最终导致数千公里范围的气流系统发生改变,最终导致飓风的诞生。

对于这个过程不太理解的,可以用「多米诺骨牌效应」来进行辅助理解。
但和「多米诺骨牌」不同的是,大气系统是混沌系统,它是不确定性、不可重复、不可预测。它只能在宏观上进行预测,而不能描述细节。就好比你随手泼出去的水,你能大致知道它飞洒的轨迹,但不能确切预测每一滴水能到达的位置。
这也是为什么,你从小到大看到的天气预报,总是不那么准确。一般来说,天气预报预测的时间越短,越准确。
那么人们应该如何更加精准地掌握气候相关的复杂物理系统呢?

于是科学家出手了,他们建立尽量准确的模型,来描述并预测对象大气系统。
例如,本次获奖的真锅淑郎和Klaus Hasselmann 便通过足够准确的模型预测了全球变暖。
如果没有他们,或许我们还在继续毫无遏制地向大气排放二氧化碳,百年之后将给我们带来灾难性的恶果。
但有了科学家足够准确的预测,我们可以通过足够长的调控碳排放,好好保护我们美丽的家园。
的主要贡献则是凝聚态物理的,简而言之,他发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用)


