Pred približno 60 leti je David Keeling začel vijugati po Mauna Loa. Na 11.135 čevljev nadmorske višine se je ustavil pri majhni, sivi betonski zgradbi - edini znak človeškega življenja med kilometri in kilometri skale lave, razen zunaj poslopja, kakih 50 metrov od zgradbe. Keeling, 30-letni znanstvenik iz Kalifornije, si je sprva v znanstveni skupnosti dal ime zase z oblikovanjem edinstvene metode vzorčenja ogljikovega dioksida, ki je razkrila nekaj zanimivih vzorcev, in sicer, da je bila atmosferska koncentracija ogljikovega dioksida razmeroma enotna na celotni severni polobli, v povprečju približno 310 delov na milijon. Zdaj je prišel na vrh največjega vulkana na svetu in se prijavil v nov projekt, za katerega je upal, da bo spremenil način, kako bo znanstvena skupnost merila atmosferski ogljikov dioksid.
Keeling je končal na Havajih po nalogu Harryja Wexlerja, direktorja oddelka za meteorološke raziskave ameriškega vremenskega urada. Nekaj let prej je Keeling odletel v Washington, DC, da bi se srečal z Wexlerjem in v nekaj urah prepričal direktorja, da je v celoti prenovil program za merjenje ogljika Weather Bureaua. Kaj je potreboval svet, je trdil Keeling, nekaj oddaljenih lokacij, ki so bila postavljena po vsem svetu in so nenehno merila nihanje količine ogljikovega dioksida, ki je v ozračje vstopil ali odhajal iz njega.
Keeling je dobil svojo željo, četudi se Wexler ni nujno uresničil: Namesto da bi se pridružil vremenskemu uradu, je Keeling zasedel položaj v oceanografski instituciji Scripps in se ob morski vetri San Diega podal čez okno v pisarni Navalnega observatorija. Toda Keeling in Wexler sta ohranila poklicno razmerje, kar je Scrippsu in zvezni vladi omogočilo, da sta v Mauna Loa pomagala program meritev - javno in zasebno partnerstvo, ki bi se nadaljevalo desetletja. Marca leta 1958 so se v opazovalnici začele prve neprekinjene meritve ogljikovega dioksida; mesecev pozneje, novembra, je Keeling to mesto prvič obiskal.
Že samo nekaj mesecev v programu je spremljanje v Mauna Loa že dajalo revolucionarne rezultate. Novembra, ko je Keeling prvič vijugavo razvil vulkan, so meritve pokazale, da se koncentracija ogljikovega dioksida povečuje - počasi, a vztrajno. Potem se je v poletnih mesecih zgodilo ravno obratno, padale so koncentracije ogljikovega dioksida. Vzorec se je skoraj drugo natančno ponovil v drugem letu meritev. Keeling je bil očaran.
"Prvič smo bili priča, " je zapisal v svoji avtobiografiji, "narava poleti potuje CO2 iz zraka za rast rastlin in ga vrača vsako naslednjo zimo." V bistvu so posneli sliko severne poloble. vlečenje in sproščanje sape - izdih ogljikovega dioksida, ko so se gozdovi pozimi goli in vdihnili, ko se je listje vračalo vsako poletje.
Sezonsko zajemanje in sproščanje ogljikovega dioksida bi se izkazalo le za enega izmed osupljivih pojavov, ki ga ponazarjajo meritve v Mauna Loa. V naslednjih 60 letih bi podatki opazovalnice razkrili nekaj veliko bolj zloveščega v ozračju: hiter porast ogljikovega dioksida v atmosferi, ki ga povzroči izgorevanje fosilnih goriv.
"Če človeški rod preživi v enaindvajsetem stoletju z velikim povečanjem števila prebivalstva, ki se zdaj zdi neizogibno, " je dejal Keeling med govorom, ki je ameriškemu filozofskemu društvu leta 1969 predstavil svoje raziskave, "ljudje, ki živijo takrat, skupaj z drugimi težavami, se lahko soočijo tudi z grožnjo podnebnih sprememb, ki jih povzroča nenadzorovano povečanje atmosferskega CO2 iz fosilnih goriv. "
Prvotna zgradba observatorija Mauna Loa, ki so jo poimenovali stavba Keeling. (Ted Coran) Pred približno 400.000 leti je podvodni vulkan razbil površino Tihega oceana. Naslednjih nekaj sto tisoč let je vulkan še naprej izbruhnil v cikličnih vihrih, ki so hitro rasli, dokler se ni dvignil približno 13.680 čevljev nad morjem. Lava se je pretakala po straneh gore, na koncu pa se je utrdila, da je tvorila večino Velikega otoka Havajev. Domačim Havajem, ki so prvič naselili otok, je vulkan postal znan kot Mauna Loa ali Dolga gora - kar kaže na njegova postopna pobočja, ki obsegajo približno 19.000 kubičnih kilometrov, zaradi česar je največji vulkan na svetu. Leta 1951 se je na vrhu odprl majhen vremenski observatorij, ki so ga poimenovali Mauna Loa Observatory Summit Observatory, ki je bil rezultat zavezništva med ameriškim vremenskim uradom, Park službo, ameriško vojno mornarico in zaporniki, ki so leta preživljali vijuganje. cesta, ki bi vodila do vrha vulkana. Štiri leta pozneje je bil opazovalnik Mauna Loa zgrajen nekaj tisoč čevljev niz vulkana od prvotne strukture vrha; danes ostaja ena najpomembnejših opazovalnih postaj na svetu.
Observatorij Mauna Loa se je malo spremenil, odkar je Keeling prvič obiskal leta 1968. Druga zgradba se je prvotni zgradbi pridružila leta 1997, in objekt je imel notranje vodovodne instalacije, zaradi česar je posestvo večinoma zastarelo, vsaj za obiskovalce. Drugi projekti zdaj konkurirajo za čas raziskovanja v observatoriju; več kot 70 projektov, ki jih vodijo institucije po vsem svetu, meri približno 250 atmosferskih sestavin, od aerosolov do sončnega sevanja. Še vedno pa največ pozornosti pritegne neprekinjeno merjenje ogljika na opazovalnici - najdaljši tek na svetu. Danes graf, ki temelji na teh meritvah, večinoma poznamo z drugim imenom: krivulja Keeling, ki jo je Thomas J. Barton, nekdanji predsednik Ameriškega kemičnega društva, imenoval "ikona sodobne znanosti."
Meritve ogljika v opazovalnici so črpane iz vzorcev zraka, odvzetega na vrhu stolpa, visok 130 metrov, zgradbe, ki je očitno zunaj v okolju, ki ni nič večjega od enonadstropne zgradbe. Zgornjih sto trideset metrov je zrak večinoma brez lokalnega onesnaženja, ki ga včasih lahko prenaša gora inverzijski sloj, ki nastane, ko sonce ogreje goro, in se podnevi črpa iz spodnjih višin zraka in ponoči . Dve črti s stolpa črpata vzorce zraka v majhno sobo v drugi zgradbi observatorija. Danes NOAA in Scripps izvajata sočasne merilne programe v Mauna Loa z istimi vzorci zraka, vendar z nekoliko drugačnimi tehnikami (NOAA je svoj program spremljanja začel v 70. letih in ima postaje, postavljene po vsem svetu, od Mauna Loa do Barrowa, Od Aljaske do južnega pola).
Originalna naprava, ki jo Charles Keeling uporablja za merjenje atmosferskih koncentracij ogljikovega dioksida. (Ted Coran) Keeling je umrl leta 2005, vendar je njegova zapuščina opazna v celotnem observatoriju, od namenske plošče na zunanji strani prvotne stavbe do izvirne naprave za merjenje ogljika, ki je v pleksi steklu v hodniku druge stavbe. Njegov vpliv je morda najbolj opazen v predanosti programa skrbnemu merjenju in umerjanju. Urni vzorci so podkrepljeni s 15 minutami kalibracije na vsaki strani, uro pa traja kalibracija vsake 25. ure. Rezultate meritev izvajamo tudi prek računalniškega programa, ki za ročno odobritev označi vse zunanje podatke - vse s prevelikim nihanjem ali večjo vrednostjo od pričakovane. Vsi zbrani podatki se primerjajo tudi s 15 drugimi laboratoriji po svetu, programi NOAA in Scripps pa redno preverjata svoje rezultate drug proti drugemu. Običajno je razlika tako zanemarljiva, da je praktično ni.
"Če si ogledate zaplet CO2 v Mauna Loa, je razlika med programom [Scripps] in našim programom manjša od debeline črte na ploskvi, " pravi Pieter Tans, vodja skupine Carbon Cycle Greenhouse Gasses Group v svetovni oddelek za spremljanje raziskovalnega laboratorija NOAA za zemeljski sistem. "Resnično zagotavljanje kakovosti."
Kompleks opazovalnice Mauna Loa. (Ted Coran) Toda Keelingova zapuščina natančnih meritev ni edini razlog, da se raziskovalci obeh NOAA in Scripps tako zelo trudijo, da so njihovi rezultati nemogoči. Ker je Keeling leta 1968 Ameriškemu filozofskemu društvu prvič predstavil svoje ugotovitve, je ugotovitev, da je atmosferski ogljikov dioksid vse pogosteje posledica dejanj človeštva, postala ena najbolj polarizirajočih tem v ameriški politiki. Skoraj četrtina Američanov meni, da ni trdnih dokazov, da se Zemlja v zadnjih desetletjih segreje, medtem ko skoraj 30 odstotkov Američanov globalno segrevanje ne vidi kot resno težavo.
V istem obdobju je ogljikov dioksid v atmosfero vstopal z alarmantno visoko hitrostjo - hitreje kot kadar koli v zgodovini. Obenem je na planetu opaziti osupljiv potek rekordnih temperaturnih raztezkov, kar se je zgodilo 10 najtoplejših let po letu 1998. Pred kratkim je meritev atmosferskega ogljikovega dioksida v Mauna Loa prešla 400 delov na milijon, 42 odstotek povečanja predindustrijske ravni. Zagotoviti, da je njihovo število nesporno, ni le dobra znanost, ampak tudi zaščita pred grozečimi vetrovi burnega političnega ozračja.
Kljub temu pa so za vse politične prepire, ki obdajajo antropogene podnebne spremembe, raziskovalci, zadolženi za zbiranje podatkov v Mauna Loa, skorajda apolitični. Tako Tans kot Ralph Keeling - sin Davida Keelinga, ki je del očeta po smrti očeta prevzel del programa Scripps - njuna vloga ne vplivata toliko na politiko, ampak na zbiranje pomembnih podatkov.
"Na to področje sem prišel ne zato, da bi spremenil politiko, ampak da bi odkril stvari o Zemlji in to še vedno doživljam kot svojo glavno motivacijo, " pravi Ralph Keeling. "Mislim, da postopek ugotavljanja, kaj mora storiti družba in kako narediti spremembe, še vedno zahteva, da so ljudje, kot sem jaz, preprosto zbiranje dejstev." Ostalo, pravita on in Tans, je odvisno od svetovnih oblikovalcev politike.
Medtem ko mlajši Keeling morda verjame v to, da politika ne bo izključena iz znanosti, to ne preprečuje, da bi politika nanjo vplivala. Vsaj polovica financiranja partnerstva - del NOAA - prihaja od zvezne vlade, ki je v zadnjih nekaj letih večkrat opozorila na zmanjšanje sredstev za raziskave NOAA, ki niso povezane z vremenom. Te politične neskladnosti so med drugim tisto, zaradi česar je partnerstvo s Scrippsom tako neprecenljivo za kontinuiteto programa, razlaga Tans.
"Možno je, da se bodoči predsednik ali kongres odloči, da so podnebne spremembe prevara, in program NOAA bomo zmanjšali, " pravi. „Torej je to tudi zagotovilo proti takim nejasnostim. Ne bi želeli, da se zapis Mauna Loa ukine, zato je pomembno, da tega ne počnejo ne en laboratorij, temveč različni laboratoriji v različnih državah. "
Pogled na Mauna Kea z vrha observatorija Mauna Loa. (Ted Coran) Zagotavljanje nenehnega financiranja dela programa Scripps prav tako ni brez pasti. Dolgoročne študije opazovanja, pojasnjuje Keeling, so pogosto poreklo zveznih agencij, ki imajo pogosto predvidljivejši tok financiranja projektov na daljši časovni rok. Za zasebne agencije je poudarek pogosto na novih odkritjih - ne na stalnem spremljanju znanega pojava.
"Izziv je, da kot koncept tega, kar naj bi nastajalo znanstveno podjetje, pričakujemo, da bi morali iti na eno mesto in narediti odkritje, potem pa v drug kraj in narediti še eno odkritje, " pravi Keeling . "To je bil problem, s katerim se je spopadel moj oče, in na nek način mora skupnost, ki se ukvarja s tem, vedno odgovarjati. Odgovor je, da ne preučujemo iste stvari znova in znova - gledamo na Zemljo v času izrednih sprememb in zelo neodgovorno in nenavadno bi bilo, če bi izključili pretok informacij. "
Če že kaj, bi lahko stalno spremljanje atmosferskega ogljikovega dioksida v Mauna Loa začelo pomembno novo fazo - spremljanje globalnih prizadevanj za omejitev onesnaževanja s toplogrednimi plini. Decembra se je v Parizu srečalo skoraj 200 držav, ki so se strinjale, da bodo sprejele prizadevanja za ohranjanje sveta pod 2 stopinji Celzija - mejo soglasja, kdaj bodo posledice podnebnih sprememb postale resnično zelo hude. Okoljevarstveniki in podnebni znanstveniki so na splošno strinjali s sporazumom, vendar je prišlo do enega glavnih vprašanj: kako bi svet vedel, če se države držijo svojih obljub? Kako smo lahko prepričani, da je sporazum dejansko deloval?
Zato Tanovi NOAA menijo, da je program merjenja ogljika lahko koristen - in tam vidi, da bo program vsaj deloma deloval v prihodnosti.
"Obstajati mora način, kako objektivno preveriti, v kolikšni meri so te politike dejansko uspešne. Dolgo smo razmišljali, kako to storiti, kako lahko meritve izvedemo tako, da če bomo v 10 letih dosegli 20 odstotkov manj emisij, to lahko dejansko izmerimo iz ozračja? " pravi.
Raziskovalci NOAA izvajajo merjenje znanih virov metana po ZDA, da bi poskušali izmeriti in količinsko določiti zmanjšanje emisij toplogrednih plinov. Zdaj se v mestih usmerjajo k ogljikovemu dioksidu in skušajo razviti metodo, ki lahko zajame spremembe v emisijah ogljika na mestni ravni in celo ugotovi, ali ta ogljik prihaja iz naravnega vira ali izgorevanja fosilnih goriv .
Za projekt, ki je več kot polovico prejšnjega stoletja načrtoval nevarnost človeštva na podnebje, je to upanje. "Če pariški sporazum obrodi sadove in privede do zmanjšanja emisij, bomo začeli to videti v zapisu Mauna Loa, in to bo novo odkritje - videli bomo, da se ljudje krivijo krivulje, " Ralph Keeling pravi. "Nestrpen bom, da bom še naprej pokazal, da obstaja krmilni gumb, ki ga lahko izvajamo."
