เคลาส์ ฮัสเซลมันน์ ผู้บุกเบิกแบบจำลองความแปรปรวนของภูมิอากาศ

เคลาส์ เฟอร์ดินันด์ ฮัสเซลมันน์ (Klaus Ferdinand Hasselmann; เกิด 25 ตุลาคม 1931) เป็นนักสมุทรศาสตร์และนักแบบจำลองภูมิอากาศชาวเยอรมัน ผู้มีบทบาทสำคัญในการวางรากฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการทำนายการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลก เขาเป็นศาสตราจารย์เกียรติคุณที่มหาวิทยาลัยฮัมบูร์ก และอดีตผู้อำนวยการสถาบันอุตุนิยมวิทยาแมกซ์พลังค์ (Max Planck Institute for Meteorology) โดยในปี 2021 เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกับ ชูคุโระ มานาเบะ และ จอร์โจ ปาริซี

ประวัติช่วงต้นและการศึกษา

ฮัสเซลมันน์เกิดที่เมืองฮัมบูร์ก ประเทศเยอรมนี ในช่วงสาธารณรัฐไวมาร์ พ่อของเขาคือ เออร์วิน ฮัสเซลมันน์ นักเศรษฐศาสตร์และนักหนังสือพิมพ์ที่มีบทบาททางการเมืองกับพรรคสังคมประชาธิปไตยเยอรมัน (SDPG) เนื่องจากสถานการณ์ทางการเมืองในช่วงเริ่มต้นของยุคนาซี ครอบครัวของเขาจึงอพยพไปยังสหราชอาณาจักรในปี 1934 เพื่อหลีกเลี่ยงการกดขี่และการประหัตประหาร

เขาเติบโตในเมืองเวลวิน การ์เดน ซิตี้ (Welwyn Garden City) ทางตอนเหนือของลอนดอน และใช้ภาษาอังกฤษเป็นภาษาหลักในการสื่อสาร ฮัสเซลมันน์เข้าเรียนในระดับมัธยมปลายและสอบผ่าน A-levels ในปี 1949 ก่อนจะเดินทางกลับไปยังฮัมบูร์กเพื่อเข้าศึกษาต่อในระดับอุดมศึกษา โดยเริ่มจากการเรียนหลักสูตรวิศวกรรมเครื่องกล (1949-1950) และเข้าศึกษาต่อในสาขาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮัมบูร์กในปี 1950

เส้นทางวิชาชีพและการวิจัย

ฮัสเซลมันน์สำเร็จการศึกษาด้านฟิสิกส์และคณิตศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮัมบูร์กในปี 1955 และได้รับปริญญาเอกด้านฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเกิททิงเกนและสถาบันพลศาสตร์ของไหลแมกซ์พลังค์ในช่วงปี 1955-1957 ต่อมาเขาได้รับวุฒิ Habilitation ในสาขาฟิสิกส์ในปี 1963

ในด้านการทำงาน เขาเคยดำรงตำแหน่งอาจารย์ผู้ช่วยที่มหาวิทยาลัยฮัมบูร์ก และมีประสบการณ์การทำงานในสหรัฐอเมริกา โดยเป็นศาสตราจารย์ที่สถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์ (Scripps Institution of Oceanography) และสถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล (Woods Hole Oceanographic Institution) รวมถึงเคยเป็นศาสตราจารย์รับเชิญที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์

ผลงานที่โดดเด่นที่สุดของเขาคือการก่อตั้งและดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการสถาบันอุตุนิยมวิทยาแมกซ์พลังค์ (Max Planck Institute for Meteorology) ตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ 1975 ถึงพฤศจิกายน 1999 และดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการทางวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์คำนวณภูมิอากาศเยอรมัน (DKRZ) ระหว่างปี 1988 ถึง 1999

การสร้างแบบจำลองความแปรปรวนของภูมิอากาศ

ฮัสเซลมันน์เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางจากการพัฒนา แบบจำลองของฮัสเซลมันน์ (Hasselmann model) ซึ่งอธิบายความแปรปรวนของภูมิอากาศ โดยเขานำเสนอแนวคิดว่าระบบที่มี "ความจำยาว" (Long memory) อย่างมหาสมุทร ทำหน้าที่รวมสัญญาณรบกวนแบบสโตคาสติก (Stochastic forcing) ซึ่งเปลี่ยนสัญญาณรบกวนแบบ White-noise ให้กลายเป็น Red-noise

การค้นพบนี้ช่วยอธิบายว่าเหตุใดสัญญาณ Red-noise จึงปรากฏให้เห็นทั่วไปในระบบภูมิอากาศโลก โดยไม่ต้องอาศัยสมมติฐานพิเศษ ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญในการแยกแยะระหว่างความแปรปรวนตามธรรมชาติของภูมิอากาศกับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากปัจจัยภายนอก เช่น กิจกรรมของมนุษย์

ความเชื่อมโยงกับฟิสิกส์สาขาอื่น

งานวิจัยในช่วงแรกของฮัสเซลมันน์เน้นไปที่ปฏิสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นในคลื่นมหาสมุทร โดยเขาได้ประยุกต์ใช้รูปแบบแผนภาพไฟน์แมน (Feynman diagram formalism) กับสนามคลื่นสุ่ม ซึ่งทำให้เขาค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างสมุทรศาสตร์กับฟิสิกส์พลาสมาและทฤษฎีสนามควอนตัม (Quantum Field Theory) ประสบการณ์นี้ทำให้เขาตระหนักถึงความสำคัญของการบูรณาการความรู้ข้ามสาขาวิชาเพื่อทำความเข้าใจปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ซับซ้อน