氣象學(xué)成就與諾貝爾獎(jiǎng)

始頒于1901年的諾貝爾獎(jiǎng)是瑞典人阿爾弗雷德 · 諾貝爾奉獻(xiàn)給全人類(lèi)的寶貴財(cái)富，它早已成為瑞典的國(guó)寶級(jí)名片。一年一度諾獎(jiǎng)的頒發(fā)持續(xù)惠及人類(lèi)福祉，極大地推動(dòng)了全球科學(xué)、文化和社會(huì)的進(jìn)步，功德無(wú)量，功績(jī)卓著。氣象學(xué)（大氣科學(xué)）一度被諾獎(jiǎng)排除在頒獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域之外，直到1995年，荷蘭科學(xué)家保羅 · 克魯岑（Paul Crutzen）才成為首位榮膺諾獎(jiǎng)的氣象學(xué)家。

氣象學(xué)與大氣科學(xué)

地球是人類(lèi)賴(lài)以生存的家園，人類(lèi)從未停止過(guò)對(duì)地球的研究和探索。地球科學(xué)（簡(jiǎn)稱(chēng)地學(xué)）是地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、海洋學(xué)、地球物理學(xué)、氣象學(xué)（大氣科學(xué)）以及與之有關(guān)學(xué)科的總稱(chēng)。氣象學(xué)因與人類(lèi)的生產(chǎn)生活密切相關(guān)而源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，它涉及地球大氣、海洋、生態(tài)、環(huán)境之間的多維度耦合及其復(fù)雜的演化過(guò)程，經(jīng)幾代科學(xué)家的共同努力，在專(zhuān)題研究、模型建立及求解等方面已取得不俗成績(jī)，對(duì)氣象學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)知已獲長(zhǎng)足進(jìn)步。

20世紀(jì)中葉，氣象學(xué)已發(fā)展成為以熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的較為完善的數(shù)理科學(xué)。20世紀(jì)60年代起，由于研究范圍的拓寬，氣象學(xué)的研究往往要涉及地球各圈層的相互作用以及大氣化學(xué)、環(huán)境科學(xué)等內(nèi)容，一個(gè)涵蓋更為廣泛的名稱(chēng)——大氣科學(xué)——便應(yīng)運(yùn)而生。大氣科學(xué)以地球大氣圈作為主要研究對(duì)象，同時(shí)還涉及與之相關(guān)聯(lián)的水圈（含冰雪圈）、陸圈（含巖石圈）、生物圈和智慧圈（即人類(lèi)圈），研究大氣的成分、結(jié)構(gòu)、現(xiàn)象以及大氣中各種動(dòng)力過(guò)程、物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程和反饋機(jī)制等，其主要分支學(xué)科有大氣化學(xué)、大氣物理學(xué)（人工增雨雪屬于其研究范疇）、氣候?qū)W、天氣學(xué)、動(dòng)力氣象學(xué)（數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、大氣動(dòng)力學(xué)、大氣熱力學(xué)、大氣環(huán)流和大氣湍流等屬于其分支學(xué)科）、應(yīng)用氣象學(xué)、衛(wèi)星氣象學(xué)和雷達(dá)氣象學(xué)等，其研究領(lǐng)域已遠(yuǎn)超傳統(tǒng)氣象學(xué)的范疇。

在學(xué)術(shù)界，大氣科學(xué)和氣象學(xué)兩個(gè)名稱(chēng)雖然同時(shí)并存，且有前者逐漸取代后者的趨勢(shì)，但當(dāng)側(cè)重于天氣現(xiàn)象和天氣預(yù)報(bào)等傳統(tǒng)氣象學(xué)范疇時(shí)，學(xué)者們習(xí)慣上仍稱(chēng)其為氣象學(xué)。

世界氣象組織（WMO）成立于1950年3月23日，總部設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦，其前身是1873年成立的國(guó)際氣象組織（IMO）。1951年12月20日，世界氣象組織成為聯(lián)合國(guó)專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)之一。1960年6月，世界氣象組織執(zhí)行理事會(huì)通過(guò)決議，把每年的3月23日定為“世界氣象日”。世界氣象組織負(fù)責(zé)頒發(fā)國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)，表彰全球在氣象學(xué)領(lǐng)域（1971年起新增作業(yè)水文學(xué)領(lǐng)域）作出卓越成就者，始頒于1956年，每年頒獎(jiǎng)一次，通常每次只頒獎(jiǎng)給1人。中國(guó)科學(xué)家葉篤正、秦大河和曾慶存先后榮膺2003年、2008年和2016年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)。美國(guó)氣象學(xué)會(huì)（AMS）成立于1919年12月29日，總部設(shè)于波士頓。

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的問(wèn)世

天氣預(yù)報(bào)與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）是人類(lèi)20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就之一。英國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和氣象學(xué)家路易斯 · 理查森（Lewis Richardson）發(fā)展了求解偏微分方程組的有限差分法，借此完成世界上首次“手工數(shù)值天氣預(yù)報(bào)”，進(jìn)而撰寫(xiě)出該領(lǐng)域首部學(xué)術(shù)專(zhuān)著《數(shù)值過(guò)程天氣預(yù)報(bào)》（Weather Prediction by Numerical Processes，1922）并催生了專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)“數(shù)值天氣預(yù)報(bào)”。

1946年8月29—30日，美國(guó)籍匈牙利裔數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和計(jì)算科學(xué)家約翰 · 馮 · 諾伊曼（John von Neumann，1937年9月10日入籍美國(guó)）在普林斯頓高等研究院（IAS）主持召開(kāi)了全球首次NWP學(xué)術(shù)會(huì)議，這次會(huì)議對(duì)現(xiàn)代氣象學(xué)的發(fā)展具有舉足輕重的作用。

1946年夏，美國(guó)氣象學(xué)家、芝加哥學(xué)派重要成員朱爾 · 查尼（Jule Charney，1971年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)得主）以論文《斜壓西風(fēng)氣流中的長(zhǎng)波動(dòng)力學(xué)》獲加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）物理學(xué)（流體力學(xué)）哲學(xué)博士學(xué)位，這是作者創(chuàng)建由溫帶氣旋發(fā)展而來(lái)的斜壓不穩(wěn)定理論的肇始，斜壓不穩(wěn)定是氣旋波（即鋒面波動(dòng)）產(chǎn)生的主因。羅斯貝是全球首次NWP學(xué)術(shù)會(huì)議的協(xié)助者，他慧眼識(shí)珠、愛(ài)才若渴，鼎力舉薦剛剛獲得博士學(xué)位的查尼與會(huì)。1948年9月，隨著查尼正式入職IAS，普林斯頓高等研究院NWP研發(fā)小組便正式形成。

1950年4月4日，經(jīng)過(guò)一年多的攻關(guān)，以查尼為首席技術(shù)官（CTO）的科學(xué)家們利用簡(jiǎn)化后的單層正壓渦度方程二維模型，借助世界上首臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC（1946年2月14日正式交付使用）成功求解經(jīng)過(guò)濾波近似后的非線(xiàn)性偏微分方程組，首次得到北美上空500百帕位勢(shì)高度場(chǎng)的24小時(shí)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)形勢(shì)圖。因ENIAC在運(yùn)行中出現(xiàn)故障而耽擱了時(shí)間，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間超出預(yù)期而成為事后模擬預(yù)報(bào)，但效果良好，這標(biāo)志著NWP已研發(fā)成功。自此，氣象學(xué)由定性邁入定量科學(xué)，這是一個(gè)劃時(shí)代的里程碑式成就。

1950年11月，查尼、朗納 · 弗約托夫特（Ragnar Fj?rtoft，1991年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)得主）和馮 · 諾伊曼聯(lián)合署名，在斯德哥爾摩出版的著名地球物理學(xué)季刊《大地》（Tellus）上正式發(fā)表學(xué)術(shù)論文《正壓渦度方程的數(shù)值積分》，這是NWP領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性文獻(xiàn)和經(jīng)典之作。

威廉 · 皮耶克尼斯（Vilhelm Bjerknes）是NWP理論的真正創(chuàng)始人，被譽(yù)為“現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)之父”。路易斯 · 理查森是NWP的首個(gè)實(shí)驗(yàn)者，馮 · 諾伊曼因組織領(lǐng)導(dǎo)完成NWP研發(fā)而被譽(yù)為“現(xiàn)代數(shù)值天氣預(yù)報(bào)之父”，查尼則享有“現(xiàn)代動(dòng)力氣象學(xué)之父”的美譽(yù)。

1954年日本開(kāi)始NWP研究，1959年6月1日以單層正壓模式成功實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)NWP，這是繼瑞典（1954年12月1日）和美國(guó)（1955年5月6日）之后的第三個(gè)國(guó)家。

與諾獎(jiǎng)失之交臂的氣象學(xué)大師

氣象學(xué)（大氣科學(xué)）一度被諾獎(jiǎng)排除在頒獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域之外，從而導(dǎo)致諸多世界級(jí)氣象學(xué)大師與諾獎(jiǎng)失之交臂。

一、挪威地球物理學(xué)家、氣象學(xué)家和海洋學(xué)家威廉 · 皮耶克尼斯：氣象學(xué)著名學(xué)派卑爾根學(xué)派（又稱(chēng)挪威學(xué)派、北歐學(xué)派，1917年創(chuàng)立）創(chuàng)始人。1898年首創(chuàng)理想流體渦旋運(yùn)動(dòng)的環(huán)流定理。1904年率先提出天氣預(yù)報(bào)的中心問(wèn)題（即天氣預(yù)報(bào)是描述大氣運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)方程組的解），構(gòu)建出大氣運(yùn)動(dòng)的偏微分方程組，標(biāo)志著數(shù)理氣象學(xué)的問(wèn)世，奠定了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和大氣數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)。在12個(gè)年度內(nèi)，終生共獲26人次（1923年和1924年各1人次，1926年2人次，1929年1人次，1936年2人次，1937年3人次，1938年4人次，1939年2人次，1940年4人次，1942年2人次，1944年3人次，1945年1人次）諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)提名。

二、美國(guó)籍挪威裔氣象學(xué)家雅各布 · 皮耶克尼斯（Jacob Bjerknes，1946年4月12日入籍美國(guó)）：威廉 · 皮耶克尼斯長(zhǎng)子。卑爾根學(xué)派重要成員，對(duì)現(xiàn)代天氣學(xué)和大氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展貢獻(xiàn)良多。1919年2月，發(fā)表溫帶氣旋結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)成因方面的經(jīng)典論文《移動(dòng)性氣旋的結(jié)構(gòu)》，率先描述了溫帶氣旋各階段的生命周期，在此基礎(chǔ)上建立起鋒面氣旋模型并豐富發(fā)展為著名的極鋒理論。雅各布 · 皮耶克尼斯是1959年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)得主，截至1970年，在5個(gè)年度內(nèi)共獲10人次（1928年和1936年各1人次，1937年和1938年各3人次，1939年2人次）諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)提名。

卑爾根學(xué)派在20世紀(jì)大氣科學(xué)發(fā)展中貢獻(xiàn)卓著，對(duì)現(xiàn)代氣象學(xué)影響深遠(yuǎn)。極鋒理論即鋒面氣旋發(fā)展的波動(dòng)學(xué)說(shuō)是卑爾根學(xué)派創(chuàng)建的經(jīng)典核心理論。該理論根據(jù)極地氣團(tuán)和熱帶氣團(tuán)的相互作用，以及分隔這些氣團(tuán)的不連續(xù)面（即鋒面）的性質(zhì)來(lái)解釋溫帶氣旋的生成和發(fā)展，為分析和預(yù)報(bào)1～2天后的天氣變化奠定了理論基礎(chǔ)。冷暖鋒是卑爾根學(xué)派提出的標(biāo)志性概念。1919年夏，羅貝斯提議采用紅色標(biāo)注“暖鋒”，藍(lán)色標(biāo)注“冷鋒”，與此前的標(biāo)注顏色互換，這種標(biāo)注方式沿用至今。

三、瑞典氣象學(xué)家托爾 · 伯杰龍（Tor Bergeron）：卑爾根學(xué)派重要成員。在1919年11月18日的天氣圖上首次發(fā)現(xiàn)錮囚現(xiàn)象并描繪出錮囚鋒（此說(shuō)學(xué)術(shù)界尚存爭(zhēng)議），提出氣旋錮囚理論，使鋒面氣旋的生命周期更加完整，充實(shí)和完善了天氣學(xué)分析方法。1933年9月17—26日，第五屆國(guó)際大地測(cè)量學(xué)和地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUGG）在里斯本召開(kāi)，伯杰龍?jiān)诖髸?huì)上首先提出冷云降水機(jī)制（即冰晶效應(yīng)），刊載其論文《云和降水物理學(xué)》的會(huì)議論文集遲至1935年才正式出版，后發(fā)展為著名的魏格納-伯杰龍-芬德森（Wegener，1911 ；Bergeron，1935 ； Findeisen，1938）過(guò)程，即WBF過(guò)程，為人工降雨雪和人工消散冷云提供了理論依據(jù)。因伯杰龍對(duì)冷云降水理論的貢獻(xiàn)最大，故WBF過(guò)程又簡(jiǎn)稱(chēng)伯杰龍過(guò)程。伯杰龍是1966年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)得主，截至1970年，在4個(gè)年度內(nèi)共獲9人次（1928年1人次，1937年和1938年各3人次，1939年2人次）諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)提名。

科學(xué)地進(jìn)行人工影響天氣實(shí)驗(yàn)始于1946年，由通用電氣公司（GE）美國(guó)化學(xué)家和物理學(xué)家朗繆爾（1932年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主）及其助手文森特 · 謝弗（Vincent Schaefer）等人實(shí)施完成。1946年7月12日，謝弗向用作云室的冰箱內(nèi)放入一大塊干冰試圖降溫，意外發(fā)現(xiàn)冰箱中的冷云瞬間就變成了數(shù)量極多的微小冰晶。同年11月13日，朗繆爾團(tuán)隊(duì)通過(guò)野外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了WBF過(guò)程的可行性，這是人工影響天氣（降雪）實(shí)驗(yàn)的首次成功。這項(xiàng)基于WBF過(guò)程的技術(shù)被稱(chēng)作“播云”，即利用飛機(jī)或高射炮在濃而厚的積雨云（由積云發(fā)展而來(lái)）中播撒干冰或碘化銀。1947年2月28日，通用電氣公司和美國(guó)軍方簽訂了一份為期5年的合同——卷云計(jì)劃（Project Cirrus）。該計(jì)劃以人工影響天氣為核心內(nèi)容，主要包括削弱颶風(fēng)、增加降水和減少森林火災(zāi)等，共進(jìn)行過(guò)約250項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。卷云計(jì)劃仍由朗繆爾團(tuán)隊(duì)組織實(shí)施，1947年最重要的工作是通過(guò)播云進(jìn)行人工影響颶風(fēng)實(shí)驗(yàn)，因10月13日的颶風(fēng)在播云6小時(shí)后突然調(diào)轉(zhuǎn)方向而造成災(zāi)難性后果。1948年10月，朗繆爾團(tuán)隊(duì)在新墨西哥州進(jìn)行了兩次播云實(shí)驗(yàn)，10月14日的第2次實(shí)驗(yàn)取得顯著成效，通過(guò)播云引起自我傳播風(fēng)暴，在10多萬(wàn)平方千米（約相當(dāng)于新墨西哥州面積的1/3）的地區(qū)產(chǎn)生了降雨，故1948年通常被認(rèn)為是真正以科學(xué)方法成功實(shí)現(xiàn)人工降雨的年份。卷云計(jì)劃在1952年寫(xiě)出報(bào)告后結(jié)束，包括人工增雨雪在內(nèi)的人工影響天氣實(shí)驗(yàn)，總體效果不盡如人意。

四、挪威氣象學(xué)家哈爾沃 · 索爾伯格（Halvor Solberg）：卑爾根學(xué)派重要成員。早年致力于理論氣象學(xué)研究，主要關(guān)注氣流摩擦。流體內(nèi)部慣性波研究先驅(qū)，極鋒氣象學(xué)理論體系的主要?jiǎng)?chuàng)建者之一。1922年9月，雅各布 · 皮耶克尼斯和索爾伯格聯(lián)名發(fā)文《氣旋的生命周期和大氣環(huán)流的極鋒理論》指出，極地空氣與熱帶空氣之間存在極鋒，近極地氣流和相鄰熱帶氣流之間的邊界上存在氣旋族。所獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)提名情況與伯杰龍完全相同。

五、美國(guó)籍瑞典裔氣象學(xué)家卡爾-古斯塔夫 · 羅斯貝（Carl-GustafRossby，1938年入籍美國(guó)）：卑爾根學(xué)派重要成員，氣象學(xué)著名學(xué)派芝加哥學(xué)派（1941年創(chuàng)立）創(chuàng)始人。20世紀(jì)最具影響力和最具創(chuàng)新力的氣象學(xué)家?，F(xiàn)代氣象學(xué)和海洋學(xué)的開(kāi)拓者，被譽(yù)為“現(xiàn)代氣象學(xué)之父”。1939年提出大氣長(zhǎng)波理論并于翌年導(dǎo)出以長(zhǎng)波位勢(shì)渦度（簡(jiǎn)稱(chēng)位渦）守恒定律為主的位渦理論，尤以發(fā)現(xiàn)行星波（臨界波長(zhǎng)約為5000千米）而聞名，后被命名為“羅斯貝波”。在大氣動(dòng)力學(xué)等方面作出過(guò)許多開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)，特別是引進(jìn)大氣波動(dòng)和大氣渦動(dòng)等概念，把大尺度長(zhǎng)波運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜的鋒面氣旋分離開(kāi)來(lái)，為全面認(rèn)知大氣運(yùn)動(dòng)和解決天氣預(yù)報(bào)中的某些關(guān)鍵技術(shù)鋪平了道路。1956年12月17日，羅斯貝的畫(huà)像——作者是插畫(huà)大師鮑里斯 · 阿茨巴舍夫（Boris Artzybasheff）——登上了美國(guó)《時(shí)代》周刊封面，風(fēng)光一時(shí)。羅斯貝榮獲美國(guó)氣象學(xué)會(huì)頒發(fā)的1953年“杰出科學(xué)成就獎(jiǎng)”（后被追溯為第2屆羅斯貝研究獎(jiǎng)?wù)拢?，?957年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)得主。終生僅獲1957年1次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)提名。

地形和熱源被認(rèn)為是激發(fā)和維持準(zhǔn)靜止行星波（定常波）的最主要原因。準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論是長(zhǎng)波理論的重要基礎(chǔ)，利用它可證明大氣高空的長(zhǎng)波是渦旋波。

六、美國(guó)數(shù)學(xué)家和氣象學(xué)家愛(ài)德華 · 洛倫茲（Edward Lorenz）：1955年提出有效位能概念并指出它是維持大氣環(huán)流的主要能量，解決了當(dāng)時(shí)困惑國(guó)際氣象學(xué)界的重大技術(shù)難題。1956年4月，美國(guó)理論氣象學(xué)家諾曼 · 菲利普斯（Norman Phillips）采用兩層模式首次模擬了大氣環(huán)流。1963年3月，愛(ài)德華 · 洛倫茲發(fā)表混沌理論的開(kāi)山之作《確定性的非周期流》（Deterministic Nonperiodic Flow），提出著名的洛倫茲方程，標(biāo)志著非線(xiàn)性科學(xué)的誕生，被譽(yù)為“混沌理論之父”。1969年在混沌理論的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)蝴蝶效應(yīng)，同年明確逐日短期天氣預(yù)報(bào)存在可預(yù)報(bào)性上限（2周左右）。洛倫茲是1983年克拉福德獎(jiǎng)地球科學(xué)獎(jiǎng)、1991年京都獎(jiǎng)基礎(chǔ)科學(xué)獎(jiǎng)和2000年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)得主。

非線(xiàn)性科學(xué)是一門(mén)研究各種非線(xiàn)性現(xiàn)象共性的新興交叉學(xué)科。混沌理論（1963）、孤立子理論（1965）和分形理論（1975）構(gòu)成非線(xiàn)性科學(xué)的三大前沿理論。

七、中國(guó)氣象學(xué)家葉篤正：中國(guó)現(xiàn)代氣象學(xué)奠基人，中國(guó)大氣物理學(xué)創(chuàng)始人和全球氣候變化研究的開(kāi)拓者。開(kāi)創(chuàng)青藏高原氣象學(xué)，創(chuàng)立大氣平面羅斯貝長(zhǎng)波能量頻散理論（1949）。創(chuàng)建東亞大氣環(huán)流的季節(jié)突變理論并借此成就榮膺1987年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。葉篤正是2003年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)和2005年國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)得主。

值得一提的是，地球科學(xué)重要分支地球物理學(xué)也一度被諾獎(jiǎng)排除在頒獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域之外，故大陸漂移學(xué)說(shuō)之父，德國(guó)地球物理學(xué)家、氣象學(xué)家和探險(xiǎn)家阿爾弗雷德 · 魏格納（Alfred Wegener）亦與諾獎(jiǎng)無(wú)緣。

經(jīng)查詢(xún)諾獎(jiǎng)官網(wǎng)提名數(shù)據(jù)庫(kù)，魏格納（1930年50歲時(shí)在格陵蘭島考察冰原的歸途中，因遭遇暴風(fēng)雪襲擊不幸遇難）和馮 · 諾伊曼（1957年54歲時(shí)因胰腺癌和骨癌英年早逝）終生未獲諾獎(jiǎng)提名。截至1970年，查尼、愛(ài)德華 · 洛倫茲和葉篤正亦未獲諾獎(jiǎng)提名。

氣象學(xué)（大氣科學(xué)）成就與諾獎(jiǎng)

因大氣中CO2濃度增加而引起的溫室效應(yīng)是導(dǎo)致全球變暖的罪魁禍?zhǔn)住?824年，法國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家約瑟夫 · 傅立葉（Joseph Fourier）首先從理論上提出“溫室效應(yīng)”的存在。1859年，愛(ài)爾蘭物理學(xué)家約翰 · 廷德?tīng)枺↗ohn Tyndall）將溫室效應(yīng)與大氣中的特定氣體聯(lián)系起來(lái)，他利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了水蒸氣和CO2是吸收太陽(yáng)輻射的主要成分。事實(shí)上，三年前的1856年，美國(guó)科學(xué)愛(ài)好者尤妮斯 · 富特（Eunice Foote）女士已得出與廷德?tīng)栴?lèi)似的結(jié)論，只因性別歧視而被長(zhǎng)期埋沒(méi)。1896年，瑞典物理化學(xué)家阿倫尼烏斯（1903年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主）發(fā)表2篇經(jīng)典論文，創(chuàng)建大氣CO2對(duì)地表溫度影響的首個(gè)溫室效應(yīng)模型，對(duì)溫室效應(yīng)的研究作出重大貢獻(xiàn)。1975年8月8日，美國(guó)地球化學(xué)家華萊士 · 布勒克（Wallace Broecker，氣候科學(xué)教父或鼻祖）在《科學(xué)》雜志發(fā)表論文《氣候變化：我們是否正處于全球變暖的邊緣？》，這是“全球變暖”一詞首次出現(xiàn)在科學(xué)文獻(xiàn)中（該詞1957年曾最早出現(xiàn)在報(bào)紙的新聞報(bào)道中），隨即這一專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)便迅速得以普及并變得家喻戶(hù)曉。布勒克與中國(guó)地球環(huán)境科學(xué)家劉東生分享2002年泰勒環(huán)境成就獎(jiǎng)。2014年《自然-氣候變化》雜志曾發(fā)文指出：在全球變暖的大背景下，超強(qiáng)厄爾尼諾事件的發(fā)生頻率將顯著增加。

1951年4月，李政道（1957年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主）在《二維和三維流體中湍流的差異》一文中闡明了湍流學(xué)中的一條重要定理：二維空間中沒(méi)有湍流，湍流只能發(fā)生在三維空間中。因必須有與地面相垂直的第三維氣流才會(huì)產(chǎn)生颶風(fēng)，故李政道的這一研究成果為準(zhǔn)確預(yù)報(bào)颶風(fēng)提供了重要的理論依據(jù)。李政道的這一重要成果當(dāng)時(shí)就吸引了馮 · 諾伊曼的注意和推崇。

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）以及美國(guó)第45任副總統(tǒng)、環(huán)境學(xué)家和環(huán)保主義者艾伯特 · 戈?duì)枺ˋlbert Arnold Core，Jr.）“因在構(gòu)建和傳播人為氣候變化知識(shí)方面所付出的努力，并為應(yīng)對(duì)這種變化采取所需措施奠定基礎(chǔ)”而分享2007年諾貝爾和平獎(jiǎng)。IPCC成立于1988年11月，總部設(shè)在日內(nèi)瓦。1988—1997年，瑞典氣象學(xué)家伯特 · 博林（Bert Bolin，1981年國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)得主，獨(dú)享1988年泰勒環(huán)境成就獎(jiǎng)）出任IPCC創(chuàng)始主席。迄今，IPCC已先后6次（1990年、1995年、2001年、2007年、2014年和2022年）發(fā)布評(píng)估報(bào)告，這些報(bào)告是國(guó)際社會(huì)認(rèn)識(shí)和了解全球氣候變化的主要科學(xué)依據(jù)。1992年5月9日（同年6月4日開(kāi)放簽署），聯(lián)合國(guó)政府間談判委員會(huì)在巴西里約熱內(nèi)盧達(dá)成《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》，1994年3月21日起生效。1997年12月11日，聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)（始于1995年的年度大會(huì)，2020年因新冠疫情而停辦1次）締約方會(huì)議COP3達(dá)成《京都議定書(shū)》，建立起減排溫室氣體的三個(gè)靈活合作機(jī)制：排放貿(mào)易機(jī)制（ET）、聯(lián)合履行機(jī)制（JI）和清潔發(fā)展機(jī)制（CDM），2005年2月16日起生效。2007年12月15日，締約方會(huì)議COP13通過(guò)“巴厘路線(xiàn)圖”。2009年12月19日，締約方會(huì)議COP15試圖通過(guò)《哥本哈根協(xié)議》，但遭遇失敗。2015年12月12日，締約方會(huì)議COP21終于達(dá)成《巴黎協(xié)定》，2016年11月4日起生效，以取代2012年12月31日起已失效的《京都議定書(shū)》。戈?duì)柺黔h(huán)保紀(jì)錄片《難以忽視的真想》的編劇兼主演，該片榮獲第79屆奧斯卡金像獎(jiǎng)最佳紀(jì)錄片獎(jiǎng)，喚起了民眾對(duì)全球變暖問(wèn)題的關(guān)切和重視。

美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家諾德豪斯（William Nordhaus）“因?qū)夂蜃兓{入長(zhǎng)期宏觀經(jīng)濟(jì)分析”而榮獲2018年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。諾德豪斯的獲獎(jiǎng)極大地振奮了氣候變化經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者以及與地理空間研究有關(guān)的空間經(jīng)濟(jì)學(xué)、地理學(xué)和空間分析等相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者。頒獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)瑞典皇家科學(xué)院高度評(píng)價(jià)諾德豪斯揭示氣候與經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期相互作用的綜合評(píng)估模型（IAM）、氣候-經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)綜合評(píng)估模型（DICE）及其區(qū)域版——區(qū)域氣候-經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)估模型（RICE）。諾德豪斯將氣候變化納入經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式研究中且將空間作為氣候變化經(jīng)濟(jì)研究的重要因素，從而開(kāi)創(chuàng)了氣候變化經(jīng)濟(jì)學(xué)和空間經(jīng)濟(jì)學(xué)，并首倡以碳稅為代表的價(jià)格調(diào)節(jié)機(jī)制，碳排放權(quán)交易市場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生。

隨著諾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域逐漸拓寬，1995年荷蘭大氣化學(xué)家和氣象學(xué)家保羅 · 克魯岑以大氣化學(xué)成就（有關(guān)臭氧的形成和分解機(jī)制的開(kāi)創(chuàng)性研究）榮幸成為首位贏得諾獎(jiǎng)的氣象學(xué)家。遲至2021年，直接以氣候?qū)W和氣象學(xué)成就贏得諾獎(jiǎng)的科學(xué)家（真鍋淑郎和哈塞爾曼）才終于出爐。

2021年10月5日（周二），瑞典皇家科學(xué)院宣布將當(dāng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)籍日本裔普林斯頓大學(xué)氣象學(xué)家和氣候?qū)W家真鍋淑郎（1975年9月15日入籍）、德國(guó)馬普學(xué)會(huì)氣象研究所 （漢堡）海洋學(xué)家和氣候建模師哈塞爾曼（Klaus Hasselmann）、意大利羅馬大學(xué)理論物理學(xué)家帕里西（Giorgio Parisi），前兩位均享當(dāng)年1000萬(wàn)瑞典克朗諾獎(jiǎng)獎(jiǎng)金的一半，表彰他倆“因?qū)Φ厍驓夂蜻M(jìn)行物理建模，量化其可變性，并可靠地預(yù)測(cè)了全球變暖”。帕里西也曾做過(guò)氣候?qū)W方面的研究。

1967年5月，真鍋淑郎和美國(guó)氣候模擬學(xué)者理查德 · 韋瑟爾德（Richard Wetherald，1936—2011）合作發(fā)表氣候?qū)W經(jīng)典論文《給定相對(duì)濕度分布的大氣熱平衡》，基于簡(jiǎn)化模式的CO2濃度增倍實(shí)驗(yàn)，研發(fā)出可根據(jù)物理定律在計(jì)算機(jī)上模擬和預(yù)測(cè)全球氣候變化的氣候數(shù)值模型，首次闡明大氣中CO2濃度對(duì)氣候變化的敏感性，基本終結(jié)了關(guān)于CO2是否導(dǎo)致全球變暖的持久爭(zhēng)論，這項(xiàng)工作衍生出的現(xiàn)代氣候變化機(jī)制對(duì)溫室效應(yīng)理論的發(fā)展起到了承前啟后的關(guān)鍵作用并促成IPCC誕生。氣候變化研究離不開(kāi)海洋，1969年真鍋淑郎等人發(fā)表了首個(gè)耦合海洋和大氣的地球氣候數(shù)值模擬結(jié)果，1975年采用新的耦合海氣模式完善并驗(yàn)證了CO2增倍實(shí)驗(yàn)。20世紀(jì)60—70年代，真鍋淑郎領(lǐng)導(dǎo)了地球氣候物理模型的研發(fā)，從一維輻射對(duì)流模型升級(jí)到三維大氣動(dòng)力模型，三維模型又從“平板海洋”氣候模式拓展到“動(dòng)力海洋”耦合海氣模式，這些數(shù)值氣候模型是IPCC評(píng)估氣候變化和未來(lái)氣候預(yù)估的重要工具。自2002年起，真鍋淑郎參與日本的地球模擬器項(xiàng)目，通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬氣候變化。

真鍋淑郎從1967年36歲時(shí)首次發(fā)表獲獎(jiǎng)關(guān)鍵論文到90歲高齡時(shí)才得以榮獲諾獎(jiǎng)，授獎(jiǎng)時(shí)滯（時(shí)間間隔）長(zhǎng)達(dá)54年5個(gè)月，僅略短于羅杰 · 彭羅斯（2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主）創(chuàng)紀(jì)錄的55年9個(gè)月和佩頓 · 勞斯（1966年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主）的55年6個(gè)月。

哈塞爾曼早年主要從事流體動(dòng)力學(xué)研究，致力于開(kāi)發(fā)海浪和洋流的觀測(cè)和理論模型。1976年開(kāi)發(fā)出描述氣候變化的隨機(jī)氣候模型（后被命名為哈塞爾曼模型），把長(zhǎng)時(shí)間尺度的氣候變化解釋為短時(shí)間尺度的天氣過(guò)程的“累積”，可完美地解釋自然氣候變率，從而在混沌隨機(jī)的天氣過(guò)程和穩(wěn)定的氣候變化之間架起了橋梁。哈塞爾曼機(jī)制和洛倫茲?rùn)C(jī)制現(xiàn)并稱(chēng)為可解釋氣候系統(tǒng)自然變率的兩大機(jī)制，后者認(rèn)為混沌性的短期天氣變率自身就可以產(chǎn)生氣候事件尺度的變率。1979年，哈塞爾曼以創(chuàng)造性的方法提出包括溫室氣體在內(nèi)的影響因子會(huì)在氣候變化序列中留下特定印跡的“指紋”信號(hào)，通過(guò)分離出這種“指紋”，可檢測(cè)出人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氣候變化的影響，這是科學(xué)家們開(kāi)展氣候變化檢測(cè)歸因研究的理論基礎(chǔ)，這種最優(yōu)指紋法已被用來(lái)證實(shí)大氣溫度升高是由人類(lèi)排放CO2造成的。哈塞爾曼的上述兩項(xiàng)重大原創(chuàng)性研究成果對(duì)定量估算人類(lèi)活動(dòng)在氣候變化中的貢獻(xiàn)十分關(guān)鍵。鑒于社會(huì)公眾的需求，哈塞爾曼甚至開(kāi)發(fā)出耦合氣候經(jīng)濟(jì)模型來(lái)確定減緩氣候變化的排放路徑。

真鍋淑郎和哈塞爾曼作出的最重大的原創(chuàng)性貢獻(xiàn)就是奠定了地球氣候模型的基礎(chǔ)，并因此而雙雙榮膺諾獎(jiǎng)。

縱觀上述，由于大氣科學(xué)家群體的持續(xù)努力，不斷取得重大研究成果，終得到諾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)的青睞。諾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給大氣科學(xué)（氣象學(xué)）領(lǐng)域，對(duì)促進(jìn)大氣科學(xué)的發(fā)展和拓展其影響力無(wú)疑會(huì)起到積極作用。

本文作者朱安遠(yuǎn)是北京金自天正智能控制股份有限公司高級(jí)工程師，諾獎(jiǎng)研究者