Wirtualne laboratorium/Geografia/Klimat/Modelowanie klimatu — Nobel 2021
Nagroda Nobla 2021 — Manabe, Hasselmann

Modelowanie klimatu — Nobel 2021

Nagroda Nobla z fizyki 2021 (Manabe, Hasselmann) za modelowanie klimatu Ziemi. Przesuń suwak stężenia CO₂ i zobacz efekt cieplarniany w działaniu.

Modelowanie klimatu — Nobel 2021
Geografia · Klimat · Modelowanie klimatu — Nobel z fizyki 2021 (Manabe, Hasselmann)
Stężenie CO2\text{CO}_2 w atmosferze420 ppm
Fizyczne modele klimatu z lat 60.–70. XX w. przewidywały, że rosnące CO₂…
stężenie CO₂
420 ppm
krotność 280 ppm
×1.50
przyrost ΔT
+1.75 °C
T powierzchni
15.5 °C
🎯 Wyzwanie: prawda czy fałsz?
seria: 0

Podam stwierdzenie o efekcie cieplarnianym i modelowaniu klimatu — oceń, czy jest prawdziwe.

Co się właśnie stało?

W 2021 r. Nagrodę Nobla z fizyki przyznano m.in. Syukuro Manabe i Klausowi Hasselmannowi „za fizyczne modelowanie klimatu Ziemi, ilościowe ujęcie jego zmienności i wiarygodne przewidywanie globalnego ocieplenia" — po raz pierwszy uhonorowano naukę o klimacie tak wysoką nagrodą.

Sedno: efekt cieplarniany

Atmosfera przepuszcza krótkofalowe promieniowanie Słońca, które ogrzewa powierzchnię Ziemi. Ale gazy cieplarniane — dwutlenek węgla, para wodna, metan — pochłaniają i zawracają część długofalowego promieniowania podczerwonego, jakie Ziemia wypromieniowuje w kosmos. Działają jak koc ocieplający planetę.

Uproszczona zależność:

ΔT≈λ ln⁡ ⁣([CO2][CO2]0)\Delta T \approx \lambda\,\ln\!\left(\dfrac{[\text{CO}_2]}{[\text{CO}_2]_0}\right)

— przyrost temperatury powierzchni rośnie z logarytmem stężenia CO₂. Współczynnik λ\lambda to czułość klimatu; [CO2]0=280 ppm[\text{CO}_2]_0 = 280\ \text{ppm} to poziom przedprzemysłowy. Podwojenie CO₂ daje ocieplenie rzędu 2–3 °C.

Bilans energetyczny promieniowania:

Epoch=Ewypr  ⇒  (1−α)S4=ε σT4E_{\text{poch}} = E_{\text{wypr}} \;\Rightarrow\; (1-\alpha)\dfrac{S}{4} = \varepsilon\,\sigma T^4

W równowadze energia pochłonięta od Słońca równa się energii wypromieniowanej. Gazy cieplarniane obniżają skuteczną emisyjność ε\varepsilon ku górze, więc równowaga ustala się przy wyższej temperaturze powierzchni TT.

Modele, które przewidziały przyszłość

Już w latach 60. XX w. Manabe zbudował pierwsze fizyczne modele atmosfery, które ilościowo pokazały, że wzrost CO₂ podnosi temperaturę powierzchni. Hasselmann pokazał, jak odróżnić „szum" pogody od trwałego sygnału klimatycznego i przypisać ocieplenie działalności człowieka. Te modele — konstruowane dekady temu — trafnie przewidziały obserwowany dziś wzrost globalnej temperatury.

Po co Ci to na maturze:

To triumf fizyki stosowanej do geografii i przykład, jak modelowanie pozwala przewidywać przyszłość planety. Kotwica zadań: bilans radiacyjny i efekt cieplarniany łączą oba przedmioty — zapamiętaj, że ocieplenie rośnie z logarytmem stężenia CO₂.

Zapamiętaj: więcej gazów cieplarnianych → więcej zatrzymanego promieniowania podczerwonego → wyższa temperatura powierzchni. ΔT ≈ λ·ln([CO₂]/[CO₂]₀).

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Spodobał Ci się eksperyment? Udostępnij go.

Jest darmowy — podeślij znajomym ze szkoły.

Teoria i wzory

Nobel z fizyki 2021

Nagrodę przyznano m.in. Syukuro Manabe i Klausowi Hasselmannowi za fizyczne modelowanie klimatu Ziemi i wiarygodne przewidywanie globalnego ocieplenia. To dowód, że klimat można opisać prawami fizyki i liczyć ilościowo.

Jak działa efekt cieplarniany

Gazy cieplarniane (CO₂, para wodna, metan) przepuszczają krótkofalowe światło Słońca, ale pochłaniają długofalowe promieniowanie cieplne wysyłane przez Ziemię i część zawracają — powierzchnia się ogrzewa.

Czego uczą modele

  • im wyższe stężenie CO₂, tym wyższa temperatura równowagi
  • modele łączą atmosferę, oceany, lód i ląd, uwzględniając sprzężenia zwrotne (np. topnienie lodu obniża albedo i wzmacnia ocieplenie)
  • pozwalają porównać scenariusze emisji i oszacować przyszłe zmiany

Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.

Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.

Uczysz w klasie albo korepetujesz? Prowadź uczniów w NexTutor →

Najczęstsze pytania

›

Za co przyznano Nobla z fizyki 2021?

Za fizyczne modelowanie klimatu Ziemi i wiarygodne przewidywanie globalnego ocieplenia (Manabe, Hasselmann).

›

Na czym polega efekt cieplarniany?

Gazy jak CO₂ przepuszczają światło Słońca, ale zatrzymują część promieniowania cieplnego Ziemi, podnosząc temperaturę powierzchni.