Debatt ● eldevik, kleiven, furevik

Å beregne verden

Det går en rød tråd fra Vilhelm Bjerknes’ tidlige visjon – via hundre år med «Calculating the world» – til årets nobelpris i fysikk.

Illustrasjon av nobelprisvinnerne i fysikk 2021.

Niklas Elmehed/The royal swedish academy of sciences

Professor og instituttleder, Geofysisk institutt Tor Eldevik Universitetet i Bergen

Direktør, Bjerknessenteret for klimaforskning Kikki Kleiven Universitetet i Bergen

Direktør, Nansensenteret for miljø og fjernmåling Tore Furevik Universitetet i Bergen

Publisert 23.10.2021 - 08:57 Sist oppdatert 25.10.2021 - 10:39

OBS! Denne artikkelen er mer enn tre år gammel, og kan inneholde utdatert informasjon.

Denne teksten er et debattinnlegg. Innholdet i teksten uttrykker forfatterens egen mening.

Årets nobelpris i fysikk feirer klimaforskernes evne til å forutsi framtiden. Det startet med en visjon båret fram av Vilhelm Bjerknes for mer enn 100 år siden, en visjon som nå er blitt klarsyn gjennom supercomputeres regnekraft.

se også

Bjerknessenteret 20 år

Tirsdag 5. oktober kunngjorde Kungl. Vetenskapsakademien at Nobelprisen i fysikk for 2021 går til Giorgio Parisi, Syukuro Manabe og Klaus Hasselmann for grensesprengende bidrag til forståelsen av komplekse system. Klimaforskerne Manabe og Hasselmann mottar sin andel av prisen for «...the physical modelling of Earth’s climate, quantifying variability and reliably predicting global warming».

Kjenn litt på den. Å beregne jorden. Tallfeste klimaets svingninger. Pålitelig forutsi global oppvarming. Tenk at det overhodet er mulig! Luft, vind, hav og is – i evig runddans med hverandre og drivhuseffekten. For hele planeten, samtidig. Jordens framtid spilles ut i supercomputeres indre når naturlovene utsettes for rå regnekraft.

Hasselmann er spesielt kjent for sine teoretiske arbeider som kombinerer vær med klima, og for forståelsen av global oppvarming og naturlige klimasvingninger i sammenheng. Manabe beregnet for mer enn 50 år siden at den globale oppvarmingen ville bli omtrent 0.8 grader ved 25 prosent økning i atmosfærens CO2-innhold over det 20. århundret. Fasiten har vi, det ble 23 prosent økning og 0.82 grader varmere.

les også

Sterk vekst i norsk klimaforsking

Klimamodellering er værvarsling på klimaskala. Og selv om vurderingene fra FNs klimapanel ikke sjekkes like hyppig som været på yr.no, er klimamodellenes framtidsutsikter dominerende og kritisk til stede i folks bevissthet, jf. Parisavtalen, det grønne skiftet, vår nylige valgkamp og nå ny regjerning.

En kan vel knapt tenke seg noe stadig grunnforskningsbasert som har større gjenklang i dagens samfunn og samfunnsdebatt enn kunnskapen om pågående og kommende klimaendringer.

Vi skal ikke skryte på oss noen nobelpris, men tildelingen gir også oss god grunn til å feire. Vi kan se tilbake på mer enn 100 år med norsk banebrytende forskning, internasjonalt forskningssamarbeid, og – de siste tiårene – nasjonal og institusjonell satsing på ekstrem regnekraft.

Grunnlaget for det hele finner en i Vilhelm Bjerknes’ visjon fra 1904, at værvarsling kunne gjøres til en vitenskapelig og samfunnsnyttig praksis basert på at «påfølgende tilstander i atmosfæren utvikles fra den foregående ifølge fysikkens lover».

Hvis en har tilstrekkelig med observasjoner og et matematisk rammeverk, kan en regne seg fram til morgendagens vær – og framtidens klima.

Foto av Vilhelm Bjerknes som driver utendørs formidling i Tromsø, august 1930

Bjerknes gikk i gang med å virkeliggjøre sitt vitenskapelige program sammen med en rekke unge assistenter da han tiltrådte som professor ved Geofysisk institutt – Geofysen – i 1917. «Bergensskolen i meteorologi» gjorde internasjonal furore og vei i vellingen for moderne værvarsling.

Men en hadde enn så lenge et praktisk problem. Tiden løp bokstavelig talt fra en når en var begrenset til å regne ut varselet for hånd. Bjerknes’ visjon var åpenbart en metode – en algoritme – som bare ventet på å bli automatisert med inntredenen av de elektroniske regnemaskinene.

Illustrasjon av klimamodellenes stadig større detaljrikdom fra FN klimapanels første til fjerde hovedrapport (1990–2007), muliggjort av stadig forbedret regnekraft.

Basert på de første computere utviklet på tampen av andre verdenskrig, ble numerisk værvarsling operasjonalisert i løpet av 1950-tallet. Og med utgangspunkt i værmodellene, kom også den første klimamodellen i 1956. Resten er historie. En historie som for bergensmiljøets del er gjenfortalt «Calculating the world», utgitt i forbindelse med Geofysens hundreårsjubileum i 2017.

Et vesentlig kapittel i den historien, og i moderne norsk vitenskapshistorie, er UiBs anskaffelse av Norges første kommersielle datamaskin. «Elektronisk matematikk-maskin» EMMA, en IBM 650, ble buksert inn dørene på Geofysen i 1958 som del av et spleiselag med andre offentlige og private aktører med stort behov for regnekraft. UiBs hovedformål var meteorologi, men EMMA ble for eksempel også brukt til å beregne skatteoppgjøret for store deler av landet.

EMMA kommer først i en rekke nasjonale og institusjonelle valg som har prioritert norsk regnekraft, og det å følge supercomputernes voldsomme utvikling til dags dato. Grunnforskning, som på vær og klima, har vært drivende i teknologiutviklingen.

Vi kan se tilbake på mer enn 100 år med norsk banebrytende forskning, internasjonalt forskningssamarbeid, og – de siste tiårene – nasjonal og institusjonell satsing på ekstrem regnekraft.

Eldevik, Kleiven og Furevik

Teknologiutviklingen har drevet fram stadig bedre modeller og forskningsbasert kunnskap. Den norske klimamodellen, det nasjonale samarbeidet NorESM, er blitt omtalt som «ryggraden i norsk klimaforskning».

Den norske e-infrastrukturen for beregningsvitenskap, Sigma2, er i hovedsak finansiert som et spleiselag mellom våre største universiteter og Norges forskningsråd. Under pandemien kom den nasjonale infrastrukturen godt med; det var denne regnekapasiteten som ble mobilisert for Folkehelseinstituttets COVID-19 beregninger.

Det nasjonale spleiselaget betyr for eksempel at klimaforskere ved UiB og Bjerknessenteret, inkludert deres studenter, har hatt tilgang til regneressurser i verdensklasse i kraft av sin stilling og uavhengig av konkret ekstern finansiering, og ved dette blant mye annet tatt del i Norges bidrag til FNs klimapanel. (Regnekraft er samtidig en avgjørende ressurs norske forskere bringer med seg inn i nasjonalt og internasjonalt prosjektsamarbeid der de utløser eksternfinansiering til ytterligere forskning.)

Det går en rød tråd fra Bjerknes’ tidlige visjon – via hundre år med «Calculating the world» – til årets nobelpris i fysikk. Det er en historie om klarsynte enkeltforskere og om internasjonal dugnad for vår evne til å se inn i framtiden. Men det er også historien om institusjonell vilje og klarsyn som har gjort norsk regnekraft til nasjonal ressurs og ikke enkeltforskeres ansvar å skaffe til veie. Det gir de beste forutsetninger for grunnforskningens sentrale rolle i det digitale skiftet og for tilstrekkelig regnekraft tilgjengelig for vår neste Vilhelm Bjerknes.

Les også: