Kecelaruan dan Kepanasan Global Tema Hadiah Nobel Fizik 2021

Rajah 1: Dari kiri, Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann dan Giorgio Parisi [2].

Oleh: Dr Mohd Faudzi Umar

Hadiah Nobel Fizik boleh dikatakan sesuatu pengumuman yang dinanti-nantikan oleh komuniti fizik setiap tahun. Teka-teki dan ramalan siapakah perangkul Hadiah Nobel Fizik 2021 sudah terjawab apabila Setiausaha Am Akademi Sains Diraja Sweden, Goran K. Hansson telah mengumumkan tiga pemenang bagi bidang sistem fizikal kompleks [1], iaitu Syukuro Manabe dari Universiti Princeton, Amerika Syarikat dan Klaus Hasselmann dari Institut Max Planck bagi Meteorologi, Jerman berkongsi separuh hadiah bernilai RM4.8 juta dengan penemuan, “bagi permodelan fizikal iklim Bumi, mengkuantitikan kebolehubahan dan kebolehpercayaan meramalkan kepanasan global”. Hasil kerja mereka membantu saintis bagi memahami sistem fizikal kompleks yang berlaku dalam perubahan iklim, secara tidak langsung memudahkan ramalan bagi jangka masa panjang. Seterusnya, setengah hadiah dirangkul oleh Giorgio Parisi dari Universiti Sapienza Rom, Itali, “bagi penemuan interaksi kecelaruan dan fluktuasi dalam sistem fizik daripada skala atom sehinggalah skala planet”. Boleh dikatakan Parisi menemui “aturan tersembunyi” disebalik pergerakan yang rawak dalam gas dan cecair.

Kita sedia maklum, sistem kompleks dicirikan dengan kerawakan dan kecelaruan yang sukar untuk difahami. Justeru itu, Hadiah Nobel Fizik tahun ini menghargai kaedah baru bagi menggambarkan dan meramalkan jangka masa panjang bagi sistem kompleks. Manabe sekitar 1960an, mendapati bahawa peningkatan karbon dioksida dalam atmosfera menyumbang kepada kepanasan global, penemuan inilah yang menjadi asas awal bagi model iklim. Beliau juga menjadi orang pertama meneroka interaksi di antara baki sinaran dan angkutan melintang jisim udara, yang mencetuskan kepanasan global. Secara ringkasnya kajian Manabe, beliau mendalami kesan rumah hijau Svante Arrhenius dengan membuat pengiraan sepanjang 40 km secara melintang dalam atmosfera. Hasil dapatan mendapati bahawa oksigen dan nitrogen tidak memberikan kesan yang ketara ke atas suhu permukaan, berbeza pula dengan karbon dioksida, kesannya didapati meningkat suhu global jika aras karbon dioksida meningkat dua kali ganda [3].

Manakala Hasselmann pula membangunkan model yang menghubungkan cuaca dan iklim iaitu menjelaskan kenapakah model iklim boleh dipercayai meskipun keadaan cuaca kelihatan kacau-bilau. Pada asasnya, cuaca adalah fenomena celaru ditemui oleh Edward Lorenz sekitar 1960an, di mana Hasselman melanjutkan kajian Lorenz kepada iklim, dan mengitlakkan kajian Manabe bahawa sumbangan luaran seperti perubahan dalam sinaran solar dan letusan gunung berapi di samping aktiviti manusia. Kaedah ini digunakan bagi membuktikan suhu dalam atmosfera disebabkan oleh aktiviti manusia melalui perlepasan gas karbon dioksida, hal ini boleh dirujuk dalam Rajah 2, aktiviti manusia adalah sumbangan yang dominan.