مردی که تغییرات آب و هوایی را پیش بینی کرد

در پایان سال 1966، سوکورو مانابه در آزمایشگاه کامپیوتری وسیع ساختمان اداری واشنگتن دی سی، که دفتر ایالات متحده را در خود جای داده بود، منتظر شد تا کار چاپ تکمیل شود. سرنوشت سیاره در خطر بود. مانابه، سی و پنج ساله، تقریباً یک دهه قبل از ژاپن از ژاپن به ایالات متحده آمده بود. او تیمی از برنامه نویسان کامپیوتر را مدیریت می کند که وظیفه دارند شبیه سازی ریاضی جو سیاره را بسازند. بهبود آن سال ها طول کشید و میلیون ها دلار هزینه داشت. حالا شبیه سازی کامل شد.

با صدایی هشداردهنده، چاپگر زنده شد و یک صفحه پیوسته از رگه های سبز روشن و سفید روی زمین باز شد. آی‌بی‌ام 1403 می‌توانست ششصد خط در دقیقه چاپ کند، اما ماناب نمی‌توانست صدایی را که ایجاد می‌کرد تحمل کند و معمولاً با بیرون رفتن برای ناهار از آن اجتناب می‌کرد. این کار نمی توانست صبر کند. در صورت موفقیت آمیز بودن، شبیه سازی Manabe برای اولین بار رابطه بین دی اکسید کربن و دمای جو زمین را تعیین می کند.

این واقعیت که جو زمین گرما را از نور خورشید حفظ می کند از اوایل قرن نوزدهم درک شده است. بخار آب موتور اصلی بود که انرژی گرمایی را در ارتفاعات کمتر جذب می کرد و سطح سیاره را حدود شصت درجه فارنهایت گرم می کرد. (اگر زمین اتمسفر نداشت، دمای سطح آن به طور متوسط ​​صفر درجه فارنهایت می شد.) سوال این بود که آیا گازهای دیگر جو در ایجاد این اثر گلخانه ای نقش دارند یا خیر. تصور می شد که دی اکسید کربن تأثیری داشته باشد، اما از نظر حجمی تنها سه قسمت از ده هزار جو زمین را تشکیل می دهد. محققان تعجب کردند که آیا تاثیر آن قابل تشخیص است یا خیر.

مانابه اینطور حدس زد. سه قسمت از ده هزار هم زیاد نبود، اما حتی رگه‌هایی از گاز با خواص مناسب می‌تواند تأثیر زیادی داشته باشد. بدون دی اکسید کربن، فتوسنتز وجود نخواهد داشت و تقریباً همه چیز روی این سیاره می میرد. شاید تغییر سطح دی اکسید کربن در جهت دیگر - همانطور که در مورد احتراق سوخت های فسیلی اتفاق افتاد - چنین تأثیر فاجعه باری داشت.

هیچ راه مستقیمی برای آزمون این فرضیه وجود نداشت. Manabe که روی زمین زندگی می کرد، به سیاره یکبار مصرف دیگری دسترسی نداشت که در آن آزمایش انجام دهد. در عوض، او مجبور شد اثرات تغییرات جوی را از معادلات در ترمودینامیک پایه شبیه سازی کند. برای سطح سیاره، این معادلات را می توان با دست انجام داد، اما با اضافه شدن لایه های جوی اضافی، محاسبات پیچیده تر می شوند.

خوشبختانه Manabe به ماشینی به نام Stretch دسترسی داشت، یکی از قدرتمندترین کامپیوترهایی که تا کنون ساخته شده است. به طور رسمی، این IBM 7030 بود که به درخواست پنتاگون برای شبیه سازی اثرات بمب هیدروژنی طراحی شد. نه کامپیوتر از این قبیل تولید شد. بقیه به آزمایشگاه ملی لوس آلاموس و آژانس امنیت ملی فرستاده شدند. این یکی، پس از لابی های زیاد رئیس Manabe، برای پیش بینی آب و هوا تعیین شد تا به مردم نشان دهد که رایانه ها می توانند مفید باشند. کشش بزرگتر از یک خانه مستقل بود و شصت جزء جدا داشت. کل واحد حدود سی و پنج تن وزن داشت و توسط یک تهویه مطبوع به اندازه استودیو خنک می شد.

مانابه در سال 1958 وارد ایالات متحده شد. او هرگز ژاپن را ترک نکرده بود و کمی انگلیسی صحبت می کرد. اما او جذابیت همکاران فناوری کامپیوتر خود را به اشتراک گذاشت و با پوشیدن یک کت اسپرت پیش فرض و کراوات لاغر، به سرعت متناسب شد. او به سمت هنجارهای اجتماعی غیررسمی آمریکا کشیده شد، که او آن را به رویکرد سلسله مراتبی تر ژاپن ترجیح داد. ماناب سال گذشته به من گفت: «سخت‌ترین قسمت توالت غربی بود. "من قبلاً یکی را ندیده بودم."

مانابه سرانجام در پرینستون، جایی که امروز زندگی می‌کند، شغلی پیدا کرد. او هفته گذشته در سن نود سالگی جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد. کمیته جایزه از شبیه سازی Manabe در سال 1966 به عنوان اولین پیش بینی قابل اعتماد تغییرات آب و هوا یاد می کند. این شبیه سازی شامل نموداری از نقاط است که نشان دهنده حساسیت دمای زمین به دی اکسید کربن در ارتفاعات مختلف است. چاپگر توانایی تطبیق منحنی با داده‌ها را نداشت، بنابراین برای مرحله آخر، Manabe مجبور شد آن را درون خود ترسیم کند. او گفت: من از مداد استفاده کردم. "زمان زیادی برده است."

نمودار مدادی Manabe سه نتیجه غیرمنتظره را نشان داد. ابتدا، طبق شبیه سازی، افزایش دی اکسید کربن از سه قسمت به ده هزار تا شش قسمت می تواند منجر به افزایش میانگین دمای سطح زمین بیش از چهار درجه فارنهایت شود. افزایش قابل مقایسه دما در پایان آخرین عصر یخبندان منجر به افزایش صد فوتی سطح اقیانوس ها شد.

دوم، شبیه‌سازی Manabe پیش‌بینی می‌کند که دی اکسید کربن انرژی گرمایی را در پایین‌تر جو به دام می‌اندازد. بنابراین، سطح زمین و اقیانوس‌های آن داغ‌تر می‌شوند در حالی که جو فوقانی سرد می‌شود. این ترکیب - سردتر در بالا، گرمتر در پایین - اکنون توسط اقلیم شناسان به عنوان یک سلاح سیگار کشیدن در تغییرات آب و هوایی ساخته دست بشر در نظر گرفته می شود. (سایر علل بالقوه گرمایش جهانی، مانند طلوع خورشید، جو را در هر ارتفاعی به طور یکنواخت گرم می کند.)

در نهایت، مدل Manabe پیشنهاد کرد که با سرد شدن اتمسفر فوقانی، تغییر شکل داده و باعث ایجاد پنکیک در مرزهای جو می شود. طراحی با مداد در سال 1966 اولین نمای کلی از آینده زمین بود: سطح می جوشد و آسمان فرو می ریزد.

سوکورو مانابه در سپتامبر 1931 در جزیره شیکوکو در جنوب جزیره اصلی هونشو به دنیا آمد. خانواده او در یک روستای کوهستانی منزوی زندگی می کردند، جایی که پدرش پزشک روستا بود. در روزی که مانابه سه ساله شد، طوفان موروتو که در آن زمان مرگبارترین طوفان تاریخ ژاپن بود، به شیکوکو رسید و 30000 خانه را ویران کرد و 3000 کشته بر جای گذاشت. طوفان های قدرتمند در دوران کودکی مانابه را در بر گرفت. او به یک روزنامه ژاپنی گفت: «من حافظه بدی داشتم و با دستانم دست و پا چلفتی داشتم. تنها ویژگی خوب من نگاه کردن به آسمان بود.

وقتی مانابه ده ساله بود، نیروی دریایی ژاپن پرل هاربر را بمباران کرد. در سال 1944، در سن سیزده سالگی، نیروهای آمریکایی یکی از بزرگترین بمباران های تاریخ را علیه سرزمین اصلی ژاپن انجام دادند. شیکوکو هدف نبود، اما کاروان های بمباران بر فراز جزیره در مسیر هونشو پرواز می کردند. در حالی که دانش‌آموزانش در پناهگاه‌های بمب پنهان می‌شدند، مانابه برای امتحاناتش درس می‌خواند. او به یک مورخ شفاهی گفت: "خوشبختانه هواپیماها فقط بر فراز ما پرواز کردند، زیرا ما در دبیرستان در حومه شهر هستیم." هیروشیما در طرف دیگر کانال شیکوکو نشسته بود. یکی از هواپیماهایی که بر فراز جزیره پرواز کرد، انولا گی بود.

منابه تأثیر آموزش نظامی خود را کم اهمیت جلوه داد. او گفت: «جنگ اصلاً مرا آزار نداد. به آمادگی برای کنکور ادامه دادم.» اما او به تأثیر طولانی مدت آن اذعان داشت. او گفت: «آنقدر که باید بزرگ نشدم. من همیشه سوء تغذیه داشتم.» اشغال آمریکا پس از جنگ باعث رفاه شد. در سال 1955، شرکت تویوتا موتور اولین خودروی خود را به بازار انبوه معرفی کرد. با بهبودی طبقه متوسط، خانوارهای ژاپنی در تلاش برای به دست آوردن «سه گنج مقدس» هستند: تلویزیون، یخچال و ماشین لباسشویی. در چند دهه پس از معرفی غذاهای غربی، میانگین قد یک ژاپنی بالغ تقریباً چهار اینچ افزایش یافته است. این پیشرفت به دلیل افزایش عظیم استفاده از سوخت های فسیلی بوده است.

مانابه امتحان ورودی خود را در دانشگاه توکیو گذراند. برادر، پدر و پدربزرگش پزشک بودند، اما مانابه تصمیم گرفت فیزیکدان شود. او گفت: «آنجا بود که متوجه شدم در ریاضیات آنقدر خوب نیستم که بتوانم وارد فیزیک سخت شوم. "و من در اندازه گیری چیزها آنقدر خوب نیستم. و زیست شناسی را ترک کردم چون در به خاطر سپردن چیزها خوب نیستم. Manabe خود را در هواشناسی یافت.

او دانشجوی صبور بود. او با تلاش برای پیگیری برخی از سخنرانی‌های اساتیدش، فیزیک هواشناسی را با سرعت خودش آموخت و مجبور شد حداقل در یک امتحان دوباره شرکت کند. اما زمانی که مانابه و سایر دانشجویان فارغ التحصیلش از این معادلات فیزیکی برای پیش بینی آب و هوا استفاده کردند، او به عنوان یکی از ستاره های این بخش ظاهر شد. دانش آموزان بدون دسترسی به کامپیوتر، محاسبات را روی کاغذ گراف با دست انجام می دادند. مانابه به من گفت: «ساعت‌ها را صرف کشیدن خطوط کانتور می‌کردم. او در عمل نوستالژیک به نظر می رسید: «با ترسیم خطوط خود، می توانید متوجه چیزهایی شوید که قبلاً هرگز متوجه آن نشده اید. شاید این روند ابتدایی به نوعی خوب باشد.