În urmă cu aproximativ 60 de ani, David Keeling a început să-și croiască drumul pe malul Mauna Loa. La 11135 de metri deasupra nivelului mării, s-a oprit într-o clădire mică, din beton cenușiu - singurul semn al vieții umane printre kilometri și kilometri de stâncă de lavă, în afară de o singură casă aflată la aproximativ 50 de metri de clădire. Keeling, un om de știință în vârstă de 30 de ani din California, și-a făcut inițial un nume în comunitatea științifică prin conceperea unei metode unice de prelevare a dioxidului de carbon, care a dezvăluit câteva tipare intrigante - și anume că concentrația atmosferică a dioxidului de carbon a fost relativ uniform pe întreaga emisferă nordică, în medie aproximativ 310 părți pe milion. Acum, a ajuns în vârful celui mai mare vulcan din lume pentru a verifica un nou proiect care spera că va schimba modul în care comunitatea științifică a măsurat dioxidul de carbon atmosferic.
Keeling a ajuns în Hawaii, la îndemâna lui Harry Wexler, directorul Diviziei de Cercetări Meteorologice a Biroului Meteorologic din SUA. Câțiva ani mai devreme, Keeling a plecat spre Washington, DC, pentru a se întâlni cu Wexler și, în intervalul de câteva ore, l-a convins pe director să revizuiască complet programul de măsurare a emisiilor de carbon al Weather Bureau. Ceea ce avea nevoie de lume, a argumentat Keeling, au fost câteva site-uri îndepărtate instalate în întreaga lume, măsurând continuu fluctuațiile cantității de dioxid de carbon care intra sau ieșea din atmosferă.
Keeling și-a dorit dorința, chiar dacă Wexler nu și-a obținut neapărat: în loc să se înscrie la Weather Bureau, Keeling a luat o poziție la Scripps Institution of Oceanography, trecând peste un birou fără ferestre la Observatorul Naval pentru briza oceanică din San Diego. Dar Keeling și Wexler au menținut o relație profesională, permițând atât Scripps, cât și guvernului federal să aibă o mână în programul de măsurare înființat în Mauna Loa - un parteneriat public și privat, care va continua timp de zeci de ani. În martie 1958, primele măsurători continue ale dioxidului de carbon au început la observator; luni mai târziu, în noiembrie, Keeling a vizitat site-ul pentru prima dată.
Chiar și la doar câteva luni în program, monitorizarea de la Mauna Loa producea deja rezultate revoluționare. În noiembrie, când Keeling a făcut prima dată înfășurarea vulcanului, măsurătorile au arătat că concentrația de dioxid de carbon crește - încet, dar constant. Apoi, în lunile de vară, s-a întâmplat invers, concentrațiile de dioxid de carbon scăzând. Modelul s-a repetat, aproape exact, în al doilea an de măsurători. Keeling era fascinat.
„Am fost martorii pentru prima dată”, a scris el în autobiografia sa, „natura a retras CO2 din aer pentru creșterea plantelor în timpul verii și a întoarce-l pe fiecare iarnă succesivă.” În esență, au capturat o imagine a emisferei nordice. extragerea și eliberarea respirației - expirarea dioxidului de carbon pe măsură ce pădurile s-au transformat în timpul iernii și inhalarea pe măsură ce frunzele se întorceau în fiecare vară.
Adunarea sezonieră și eliberarea dioxidului de carbon s-ar dovedi a fi doar unul dintre fenomenele uimitoare ilustrate de măsurătorile de la Mauna Loa. În următorii 60 de ani, datele observatorului vor scoate la iveală ceva mult mai sinistru la nivel adânc în atmosferă: o creștere rapidă a dioxidului de carbon în atmosferă, cauzată de arderea combustibililor fosili.
„Dacă rasa umană supraviețuiește în secolul XXI, cu creșterea vastă a populației, care acum pare inevitabilă”, a spus Keeling în timpul unui discurs care a prezentat cercetările sale către Societatea Americană de Filozofie din 1969, „oamenii care trăiesc atunci, împreună cu celelalte probleme ale lor., se poate confrunta și cu amenințarea schimbărilor climatice cauzată de o creștere necontrolată a CO2 atmosferic din combustibilii fosili. "
Structura originală a Observatorului Mauna Loa, supranumită clădirea Keeling. (Ted Coran) În urmă cu aproximativ 400.000 de ani, un vulcan subacvatic a încălcat suprafața Oceanului Pacific. Pentru următoarele câteva sute de mii de ani, vulcanul a continuat să erupească în pintenii ciclici, crescând rapid până când s-a ridicat la vreo 13.680 de metri deasupra mării. Lava curgea pe laturile muntelui, în cele din urmă întărindu-se pentru a forma majoritatea Insulei Mari din Hawaii. Pentru hawaienii autohtoni care au populat prima dată insula, vulcanul a devenit cunoscut sub numele de Mauna Loa, sau Muntele Lung - indicând pantele sale treptate care cuprind aproximativ 19.000 de km cubi, ceea ce îl face cel mai mare vulcan din lume. În 1951, un mic observator meteorologic - denumit Observatorul Summitului Mauna Loa - s-a deschis la vârf, rezultatul unei alianțe între Biroul Meteorologic al SUA, Serviciul Parcului, Marina SUA și muncitorii din închisori, care au petrecut ani întregi pentru a scoate înfășurarea. drum care ar duce la vârful vulcanului. Patru ani mai târziu, Observatorul Mauna Loa a fost construit la câteva mii de metri în josul vulcanului din structura inițială a vârfului; astăzi, rămâne una dintre cele mai importante stații observatorii din lume.
Observatorul Mauna Loa s-a schimbat puțin de când Keeling și-a făcut prima vizită în 1968. O a doua clădire s-a alăturat structurii inițiale în 1997, iar instalația are instalații interioare, ceea ce face ca unitatea să fie mai ales învechită, cel puțin pentru vizitatori. Alte proiecte concurează acum pentru timp de cercetare la observator; peste 70 de proiecte, în frunte cu instituții de pe glob, măsoară aproximativ 250 de constituenți atmosferici, de la aerosoli până la radiații solare. Dar, în continuare, observația continuă a măsurătorilor de carbon - cea mai lungă rulare din lume - este cea care atrage cea mai mare atenție. Astăzi, graficul bazat pe aceste măsurători este cunoscut în mare măsură cu un alt nume: Keeling Curve, pe care Thomas J. Barton, fost președinte al American Chemical Society, l-a numit „o icoană a științei moderne”.
Măsurătorile de carbon de la observator sunt obținute din mostre de aer prelevate în vârful unui turn de 130 de metri, o structură vizibil în afara locului într-un mediu neînsuflețit, altceva decât o clădire cu un singur etaj. La o sută treizeci de metri în sus, aerul este în mare parte lipsit de poluare locală, care poate fi uneori transportată pe munte de un strat de inversare care se formează atunci când soarele încălzește muntele, aducând aer din altitudini mai mici în timpul zilei și în timpul nopții. . Din turn, două linii trag probe de aer într-o cameră mică din a doua clădire a observatorului. Astăzi, atât NOAA, cât și Scripps derulează programe de măsurare concomitente la Mauna Loa, folosind aceleași probe de aer, dar cu tehnici ușor diferite (NOAA și-a început programul de monitorizare în anii 70 și are stații în toată lumea, de la Mauna Loa la Barrow, Alaska la Polul Sud).
Dispozitivul original folosit de Charles Keeling pentru a măsura concentrațiile atmosferice de dioxid de carbon. (Ted Coran) Keeling a murit în 2005, dar moștenirea sa este palpabilă pe tot parcursul observatorului, de la placa dedicată din exteriorul clădirii originale până la dispozitivul original de măsurare a carbonului amenajat în Plexiglass în holul clădirii a doua. Influența lui este poate cea mai notabilă, cu toate acestea, în dedicarea programului pentru o măsurare atentă și calibrare. Eșantioanele pe oră sunt împletite cu 15 minute de calibrare pe fiecare parte și o calibrare o oră este efectuată la fiecare 25 de ore. Măsurătorile rezultate sunt, de asemenea, rulate printr-un program de computer care semnalizează orice date anterioare - orice cu fluctuație prea mare sau o valoare mai mare decât era de așteptat - pentru aprobarea manuală. Toate datele colectate sunt, de asemenea, comparate cu alte 15 laboratoare din întreaga lume, iar programele NOAA și Scripps își examinează în mod regulat rezultatele unul față de celălalt. De obicei, diferența este atât de neglijabilă încât să fie practic inexistentă.
„Dacă te uiți la complotul de CO2 de la Mauna Loa, diferența dintre programul [Scripps] și programul nostru este mai mică decât grosimea liniei de pe complot”, spune Pieter Tans, șeful Grupului de gaze cu efect de seră al ciclului carbonului din divizia de monitorizare globală a laboratorului de cercetare a sistemului terestru al NOAA. „Este o adevărată asigurare a calității.”
Complexul Observator Mauna Loa. (Ted Coran) Dar moștenirea lui Keeling a măsurătorilor minuțioase nu este singurul motiv pentru care cercetătorii atât la NOAA, cât și la Scripps merg la o lungime atât de mare pentru a se asigura că rezultatele lor sunt de neatins. De când Keeling și-a prezentat pentru prima dată concluziile la American Philosophical Society în 1968, concluzia că dioxidul de carbon atmosferic se datorează din ce în ce mai mult datorită acțiunilor omenirii a devenit unul dintre subiectele cele mai polarizante din politica americană. Aproape un sfert dintre americani consideră că nu există dovezi solide că Pământul s-a încălzit în ultimele decenii, în timp ce aproape 30 la sută dintre americani nu consideră încălzirea globală ca o problemă serioasă.
În aceeași perioadă de timp, dioxidul de carbon a intrat în atmosferă într-un ritm alarmant de ridicat - mai rapid decât orice alt moment din istoria înregistrată. În același timp, planeta a cunoscut o rulare uimitoare de întinderi record de temperatură, 10 dintre cei mai călduroși ani înregistrându-se după 1998. Recent, măsurarea dioxidului de carbon atmosferic la Mauna Loa a trecut de 400 de părți pe milion, un 42 creșterea procentuală de la nivelurile preindustriale. A se asigura că numărul lor este incontestabil nu este doar o știință bună, ci și o protecție împotriva vânturilor amenințătoare ale unui climat politic tempestos.
Cu toate acestea, pentru toate conflictele politice care înconjoară schimbările climatice antropice, cercetătorii responsabili de colectarea datelor de la Mauna Loa sunt aproape rece apolitici. Atât Tans, cât și Ralph Keeling - fiul lui David Keeling, care a preluat porțiunea Scripps din program după moartea tatălui său - văd rolul lor nu atât de influențare a politicii, cât și de culegere de date importante.
„Am intrat în acest domeniu nu pentru a schimba politica, ci pentru a descoperi lucruri despre Pământ și continuu să văd asta drept principala mea motivație”, spune Ralph Keeling. „Cred că procesul de a descoperi ce ar trebui să facă societatea și cum să facă schimbări necesită totuși oameni ca mine, care sunt pur și simplu adunarea faptelor.” Restul, spun el și Tans, depinde de factorii de decizie ai lumii.
În timp ce tânărul Keeling poate crede în păstrarea politicii în afara științei, asta nu împiedică știința să fie afectată de politică. Cel puțin jumătate din finanțarea parteneriatului - partea NOAA - provine de la guvernul federal, care a făcut demersuri de mai multe ori în ultimii ani, în direcția reducerii finanțării pentru cercetările NOAA legate de vreme. Terestrele politice, printre altele, sunt cele care fac ca parteneriatul cu Scripps să fie atât de neprețuit pentru continuitatea programului, explică Tans.
„Este posibil ca un viitor președinte sau Congres să decidă că schimbările climatice sunt o farsă și vom reduce programul NOAA”, spune el. „Deci este, de asemenea, o asigurare împotriva unor astfel de înșelători. Nu am dori să se întrerupă înregistrarea Mauna Loa, de aceea este important ca nici un laborator, ci laboratoare diferite din diferite țări să facă toate acestea. "
O vedere a Mauna Kea din vârful Observatorului Mauna Loa. (Ted Coran) Asigurarea finanțării constante a porțiunii Scripps din program nu este lipsită și de capcanele sale. Studiile de observare pe termen lung, explică Keeling, sunt adesea proveniența agențiilor federale, care au adesea un flux de finanțare mai previzibil pentru proiecte pe o cronologie extinsă. Pentru agențiile private, accentul este adesea pus pe descoperirea nouă - nu în monitorizarea continuă a unui fenomen cunoscut.
„Provocarea este că există o așteptare, ca concept a ceea ce presupune a fi întreprinderea științifică, că ar trebui să mergi într-un loc și să faci o descoperire, iar apoi ar trebui să mergi într-un alt loc și să faci o altă descoperire”, spune Keeling . „Aceasta a fost o problemă cu care s-a confruntat tatăl meu și, într-un fel, comunitatea care se ocupă de asta trebuie să răspundă. Răspunsul este că nu studiem mereu același lucru din nou - ne uităm la Pământ într-o perioadă de schimbări extraordinare și ar fi foarte iresponsabil și ciudat să oprim doar fluxul de informații. ”
Dacă este ceva, monitorizarea constantă a dioxidului de carbon atmosferic la Mauna Loa ar fi putut intra într-o nouă etapă importantă - monitorizarea eforturilor globale de combatere a poluării cu gaze cu efect de seră. În decembrie, aproape 200 de națiuni s-au întâlnit la Paris și au convenit să adopte eforturi menite să mențină lumea cu mult sub 2 grade Celsius de încălzire - limita de consens pentru momentul în care consecințele schimbărilor climatice vor fi într-adevăr, într-adevăr rele. Medicii ecologiști și oamenii de știință climatică au aplaudat în general acordul, dar a existat un punct principal de îngrijorare: Cum ar ști lumea dacă țările s-ar respecta cu promisiunile lor? Cum am putea fi siguri că acordul funcționează de fapt?
Acolo Tans-ul lui NOAA crede că programul de măsurare a carbonului poate fi util - și unde vede programul mergând, cel puțin parțial, în viitor.
„Trebuie să existe o modalitate de verificare obiectivă în ce măsură aceste politici au succes. Ne-am gândit de mult timp cum putem face acest lucru, cum putem face măsurători în așa fel încât, dacă un obiectiv de politică este cu 20% mai puțin de emisii în 10 ani, putem măsura efectiv asta din atmosferă? ” spune.
Cercetătorii NOAA au practicat măsurarea surselor cunoscute de metan din SUA pentru a încerca măsurarea și cuantificarea reducerilor emisiilor de gaze cu efect de seră. Acum, își îndreaptă atenția asupra dioxidului de carbon din orașe, încearcă să conceapă o metodă care să poată capta modificări ale emisiilor de carbon la nivel de oraș și chiar să precizeze dacă acel carbon provine dintr-o sursă naturală sau din combustia combustibililor fosili. .
Pentru un proiect care a petrecut mai mult de jumătate din secolul trecut, reprezentând influența periculoasă a omenirii asupra climei, este o perspectivă plină de speranță. „Dacă acordul de la Paris dă roade și duce la reducerea emisiilor, vom începe să vedem asta în registrul Mauna Loa și asta va fi o nouă descoperire - vom vedea că oamenii încordează curba”, Ralph Keeling spune. "Sunt nerăbdător să continui să arate că există un buton de control pe care îl putem exercita."
