Noin 60 vuotta sitten David Keeling alkoi kääntyä tiensä yli Mauna Loan puolelle. 11 135 metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella, hän pysähtyi pieneen, harmaan betonitaloon - ainoa merkki ihmisen elämästä mailin ja laavan kallion päähän, syrjään noin 50 metrin päässä rakennuksesta sijaitsevasta ulkorakennuksesta. 30-vuotias Kalifornian tutkija Keeling oli alun perin saanut nimensä itselleen tiedeyhteisössä kehittämällä ainutlaatuisen hiilidioksidinäytteenottomenetelmän, joka oli paljastanut joitain kiehtovia malleja - nimittäin sitä, että hiilidioksidin ilmakehän pitoisuus oli suhteellisen yhtenäinen koko pohjoisella pallonpuoliskolla, keskimäärin noin 310 miljoonasosaa. Nyt hän tuli maailman suurimman tulivuoren huipulle tarkistaakseen uuden hankkeen, jonka hän toivoi muuttavan tapaa, jolla tiedeyhteisö mittasi ilmakehän hiilidioksidia.
Keeling oli päätynyt Havaijiin Yhdysvaltain säätoimiston meteorologisen tutkimuksen osaston johtajan Harry Wexlerin pyynnöstä. Muutamaa vuotta aikaisemmin Keeling oli lentänyt Washington DC: hen tapaamaan Wexleriä ja muutaman tunnin kuluessa vakuuttanut johtajan tarkistamaan säätoimiston hiilimittausohjelman kokonaan. Mitä maailmaa tarvitsi, Keeling väitti, oli muutama syrjäinen sijainti, joka oli perustettu ympäri maailmaa ja mittasi jatkuvasti ilmakehään tulevan tai sieltä poistuvan hiilidioksidimäärän vaihteluita.
Keeling sai toivomuksensa, vaikka Wexler ei välttämättä saisikaan: Sillä sijaan, että hän liittyisi säätoimistoon, hän siirtyi Scrippsin meritutkimuslaitokselle kuljettamalla ikkunaton toimisto merivoimien observatoriossa San Diegon valtameren tuulen vuoksi. Mutta Keelingillä ja Wexlerillä oli ammatillinen suhde, minkä ansiosta sekä Scrippsillä että liittovaltion hallituksella oli mahdollisuus osallistua Mauna Loaan perustettavaan mittausohjelmaan - julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuuteen, joka jatkuu vuosikymmenien ajan. Maaliskuussa 1958 observatoriossa aloitettiin ensimmäiset jatkuvat hiilidioksidimittaukset; kuukausia myöhemmin, marraskuussa, Keeling vieraili sivustolla ensimmäistä kertaa.
Jo muutaman kuukauden ajan ohjelmassa Mauna Loan seuranta tuotti jo vallankumouksellisia tuloksia. Marraskuussa, kun Keeling teki käämityksen ensimmäisen kerran kohti tulivuoria, mittaukset osoittivat, että hiilidioksidipitoisuus nousi - hitaasti, mutta tasaisesti. Sitten kesäkuukausina tapahtui päinvastoin, hiilidioksidipitoisuuksien laskiessa. Kuvio toistui melkein tarkalleen toisen mittausvuoden aikana. Keeling oli kiehtoo.
"Olimme todistajia ensimmäistä kertaa", hän kirjoitti omaelämäkerrassaan, "luonto vetää ilmasta hiilidioksidia kasvien kasvua varten kesällä ja palauttaa sen jokaisena seuraavana talvena." He olivat pohjimmiltaan kuvanneet pohjoisesta pallonpuoliskosta. hengityksen vetäminen ja vapauttaminen - hiilidioksidin hengittäminen, kun metsät paljastuivat talveksi, ja hengittäminen, kun lehdet palasivat joka kesä.
Hiilidioksidin kausittainen otto ja vapautuminen osoittautuisi vain yhdeksi upeista ilmiöistä, joita Mauna Loa -alueella tehdyt mittaukset osoittavat. Seuraavan 60 vuoden aikana observatorion tiedot paljastavat jotain huomattavasti surkeampaa etenemistä ilmakehässä: fossiilisten polttoaineiden palamisen aiheuttama hiilidioksidin nopea nousu ilmakehässä.
"Jos ihmiskunta selviää 21. vuosisadalla valtavan väestömäärän lisääntymisen kanssa, joka näyttää nyt väistämättömältä", Keeling sanoi puheessaan, joka esitteli tutkimustaan Yhdysvaltain filosofiselle seuralle vuonna 1969, "silloin elävät ihmiset yhdessä muiden ongelmiensa kanssa, voi myös kohdata ilmastomuutosten uhka, joka johtuu fossiilisten polttoaineiden hiilidioksidin hallitsemattomasta kasvusta. "
Alkuperäinen Mauna Loa-observatorion rakenne, nimeltään Keeling-rakennus. (Ted Coran) Noin 400 000 vuotta sitten vedenalainen tulivuori rikkoi Tyynen valtameren pintaa. Seuraavan usean sadan tuhannen vuoden ajan tulivuori purskahti edelleen syklisissä spurteissa, kasvaa nopeasti, kunnes se nousi noin 13 680 jalkaa meren yläpuolelle. Laava virtaa vuoren sivuilla alaspäin kovettuneen lopulta suurimmaksi osaksi Havaijin suurta saarta. Luonnollisille havaireille, jotka asuttivat saaren ensimmäisen kerran, tulivuoresta tuli tunnetuksi nimellä Mauna Loa tai Long Mountain - mikä viittaa sen asteittaisiin rinteisiin, jotka kattavat noin 19 000 kuutiometriä, mikä tekee siitä maailman suurimman tulivuoren. Vuonna 1951 avattiin huippukokouksessa pieni sääseurantakeskus, jota kutsutaan nimellä Mauna Loa Summit Observatory. Se oli tulosta Yhdysvaltain säätoimiston, puistopalvelun, Yhdysvaltain laivaston ja vankilatyöntekijöiden välisestä liitosta, joka vietti vuosia käämityksen purkamiseen. tie, joka johtaisi tulivuoren huipulle. Neljä vuotta myöhemmin Mauna Loan observatorio rakennettiin muutama tuhat jalkaa tulivuorelle alkuperäisestä huippukokouksen rakenteesta; Nykyään se on edelleen yksi tärkeimmistä observatorioiden asemista maailmassa.
Mauna Loa-observatorio on muuttunut vähän sen jälkeen, kun Keeling teki ensimmäisen vierailunsa vuonna 1968. Toinen rakennus liittyi alkuperäiseen rakenteeseen vuonna 1997, ja rakennuksessa on LVI-sisätilat, mikä tekee ulkorakennuksesta enimmäkseen vanhentuneita ainakin vierailijoille. Muut projektit kilpailevat nyt tutkimusajasta observatoriossa; Yli 70 hanketta, joita johtavat instituutiot ympäri maailmaa, mittaa noin 250 ilmakehän komponenttia aerosoleista aurinkosäteilyyn. Mutta edelleen observatorion jatkuvat hiilimittaukset - maailman pisin juoksu - kiinnittävät eniten huomiota. Nykyään näihin mittauksiin perustuva kaavio tunnetaan suurelta osin toisella nimellä: Keeling-käyrä, jota amerikkalaisen kemian yhdistyksen entinen presidentti Thomas J. Barton kutsui ”modernin tieteen ikoneksi”.
Observatorion hiilimittaukset otetaan näytteistä ilmasta, jotka on otettu 130 jalan tornin yläosasta. Rakenne on näkyvästi paikallaan ympäristössä, jonka karu on korkeampi kuin yksikerroksinen rakennus. Sata kolmekymmentä jalkaa ylöspäin, ilma on pääosin vapaa paikallisesta saastumisesta, jota joskus voi viedä vuorelle ylösalaisin, joka muodostuu aurinkoa lämmittäessä vuoristoon vetäen ilmaa alemmasta korkeudesta päivällä ja alas yöllä . Tornista kaksi linjaa vetää ilmanäytteitä pieneen huoneeseen observatorion toisessa rakennuksessa. Nykyään sekä NOAA että Scripps suorittavat samanaikaisia mittausohjelmia Mauna Loassa käyttäen samoja ilmanäytteitä, mutta hiukan erilaisilla tekniikoilla (NOAA aloitti seurantaohjelmansa 70-luvulla, ja sillä on asemat asetettu ympäri maailmaa, Mauna Loasta Barrowiin, Alaska etelänapaan).
Alkuperäinen laite, jota Charles Keeling käytti mittaamaan ilmakehän hiilidioksidipitoisuuksia. (Ted Coran) Keeling kuoli vuonna 2005, mutta hänen perintönsä on näkyvissä koko observatorion alueella alkuperäisen rakennuksen ulkopuolella olevasta osoitetusta plaatista alkuperäiseen hiilenmittauslaitteeseen, joka on kiinnitetty Plexiglassiin toisen rakennuksen eteiseen. Hänen vaikutusvallansa on ehkä ehkä huomattavin, kun ohjelma on omistautunut huolelliseen mittaukseen ja kalibrointiin. Tunninäytteet sitovat 15 minuutin kalibroinnilla kummallekin puolelle, ja tunnin mittainen kalibrointi suoritetaan joka 25. tunti. Tuloksena olevat mittaukset ajetaan myös tietokoneohjelman kautta, joka merkitsee kaikki ulkopuoliset tiedot - jos niissä on paljon vaihtelua tai odotettua suurempi arvo - manuaalista hyväksymistä varten. Kaikkia kerättyjä tietoja verrataan myös 15 muuhun laboratorioon ympäri maailmaa, ja NOAA- ja Scripps-ohjelmat tutkivat tulokset säännöllisesti toisiaan vastaan. Yleensä ero on niin vähäinen, että sitä ei käytännössä ole.
"Jos tarkastellaan hiilidioksiditontia Mauna Loassa, ero Scripps-ohjelman ja ohjelman välillä on pienempi kuin tontin viivan paksuus", sanoo Pieter Tans, hiilipyöräkasvihuonekaasujen ryhmän johtaja NOAA: n maapallotutkimuslaboratorion globaali seurantaosasto. "Se on todellinen laadunvarmistus."
Mauna Loa-observatorion kompleksi. (Ted Coran) Mutta Keelingin perinne huolellisista mittauksista ei ole ainoa syy siihen, että sekä NOAA: n että Scrippsin tutkijat menevät niin pitkälle varmistaakseen, että heidän tuloksensa eivät ole käyttökelvottomia. Sen jälkeen kun Keeling esitteli havaintonsa amerikkalaiselle filosofiselle seuralle vuonna 1968, päätelmästä, että ilmakehän hiilidioksidi johtuu yhä enemmän ensisijaisesti ihmiskunnan toimista, on tullut yksi polarisoivimmista aiheista Yhdysvaltojen politiikassa. Lähes neljäsosa amerikkalaisista uskoo, ettei ole olemassa mitään vankkaa näyttöä siitä, että maapallolla on lämmennyt viime vuosikymmeninä, kun taas lähes 30 prosenttia amerikkalaisista ei pidä ilmaston lämpenemistä vakavana ongelmana.
Saman ajanjakson aikana hiilidioksidi on päässyt ilmakehään hälyttävän suurella nopeudella - nopeammin kuin mikään muu aika historiassa. Samaan aikaan planeetalla on tapahtunut upea ennätysmääräinen lämpötilavaihe, ja 10 lämmintä vuotta on tapahtunut ennätyksellisemmin vuoden 1998 jälkeen. Äskettäin ilmakehän hiilidioksidin mittaus Mauna Loassa läpäisi 400 osaa miljoonaa kohden, 42 Prosenttinen nousu esiteollisuuden tasosta. Heidän lukumääränsä kiistattomuuden varmistaminen ei ole pelkästään hyvää tiedettä, vaan myös suojaa polttavan poliittisen ilmapiirin uhkaavilta tuulilta.
Mauna Loa -keskuksen tietojen keräämisestä vastaavat tutkijat ovat kuitenkin lähes kylmäpoliittisia kaikessa ihmiskunnan ilmastomuutosta ympäröivässä poliittisessa riidassa. Sekä Tans että Ralph Keeling - David Keelingin poika, joka otti Scripps-osan ohjelmasta isänsä kuoleman jälkeen - näkevät heidän roolinsa ennemminkin politiikan vaikuttamisessa kuin tärkeän tiedon keräämisessä.
"Päädyin tälle kentälle muuttamatta politiikkaa, vaan etsimään asioita maapallosta, ja pidän sitä edelleen päämotivaationani", Ralph Keeling sanoo. "Mielestäni prosessi selvittää, mitä yhteiskunnan pitäisi tehdä ja miten tehdä muutoksia, vaatii edelleen minun kaltaisiani ihmisiä, jotka vain keräävät tosiasioita." Hänen ja Tansin mukaan loput ovat maailman päätöksentekijöiden vastuulla.
Vaikka nuorempi Keeling voi uskoa politiikan pitämiseen tieteen ulkopuolella, se ei estä politiikkaa vaikuttamasta tieteeseen. Ainakin puolet kumppanuuden rahoituksesta - NOAA-osa - tulee federaation hallitukselta, joka on viime vuosina tehnyt useita kertoja vähentääkseen säätä koskemattomaan NOAA-tutkimukseen rahoitusta. Nämä poliittiset epämääräisyydet tekevät muun muassa kumppanuudesta Scrippsin kanssa niin arvokkaan ohjelman jatkuvuuden kannalta, Tans selittää.
"On mahdollista, että tuleva presidentti tai kongressi päättää, että ilmastonmuutos on huijaus, ja me supistamme NOAA: n ohjelmaa", hän sanoo. ”Joten se on myös varmuus tällaisista epämääräisyyksistä. Emme haluaisi, että Mauna Loa -levy lopetetaan, joten on tärkeää, että kaikki eivät tee yhtä laboratoriota, vaan eri maissa olevat erilaiset laboratoriot. "
Näkymä Mauna Kealle Mauna Loa-observatorion ylhäältä. (Ted Coran) Ohjelman Scripps-osan jatkuvan rahoituksen varmistaminen ei myöskään ole ilman haarukoita. Pitkäaikaiset tarkkailututkimukset, Keelingin selitys, ovat usein liittovaltion virastojen lähtömaa, joilla on usein ennakoitavissaisempi rahoitusvirta hankkeille pidennetyllä aikataululla. Yksityisissä toimistoissa keskitytään usein uusiin löytöihin - ei tunnettujen ilmiöiden jatkuvaan seurantaan.
"Haasteena on, että käsityksenä siitä, mistä tiedeyrityksen on tarkoitus olla, on odotettavissa, että sinun tulee mennä yhdestä paikasta ja tehdä löytö ja sitten mennä toiseen paikkaan ja tehdä uusi löytö", Keeling sanoo . ”Se oli isäni edessä oleva ongelma, ja tavalla, joka tähän osallistuu, on vastattava jatkuvasti. Vastaus on, että emme vain opiskele samaa asiaa uudestaan ja uudestaan - katsomme maapalloa poikkeuksellisten muutosten aikana, ja olisi erittäin vastuutonta ja outoa vain sammuttaa tiedonkulku. "
Jos jotain, ilmakehän hiilidioksidin jatkuva seuranta Mauna Loassa on saattanut olla tärkeä uusi vaihe - seurata maailmanlaajuisia pyrkimyksiä hillitä kasvihuonekaasujen pilaantumista. Joulukuussa lähes 200 maata tapasi Pariisissa ja sopivat ryhtyvänsä toimiin maailman pitämiseksi selvästi alle 2 celsiusastetta - konsensusrajan siitä, milloin ilmastonmuutoksen seuraukset saattavat todella, todella huonot. Ympäristönsuojelijat ja ilmastotieteilijät yleensä kiittivät sopimusta, mutta yksi tärkein huolenaihe: Kuinka maailma tietäisi, jos maat pitäisivät lupauksensa? Kuinka voimme olla varmoja siitä, että sopimus todella toimi?
Siellä NOAA: n Tansin mielestä hiilimittausohjelmasta voi olla hyötyä - ja missä hän näkee ohjelman menevän ainakin osittain tulevaisuudessa.
”On oltava jonkin verran tavoitetta varmistaa objektiivisesti, missä määrin nämä politiikat todella ovat onnistuneita. Olemme miettineet jo pitkään, kuinka voimme tehdä tämän, kuinka voimme tehdä mittauksia siten, että jos politiikan tavoite on 20 prosenttia vähemmän päästöjä 10 vuodessa, voimmeko todella mitata sen ilmakehästä? ”Tans sanoo.
NOAA: n tutkijat ovat harjoittaneet tunnettujen metaanilähteiden mittaamista kaikkialla Yhdysvalloissa yrittääkseen mitata ja kvantifioida kasvihuonekaasupäästöjen vähennykset. Nyt he ovat kiinnittäneet huomiota hiilidioksidiin kaupungeissa, yrittäessään suunnitella menetelmää, jolla voidaan havaita hiilidioksidipäästöjen muutokset kaupunkitasolla, ja jopa selvittää, tuleeko kyseinen hiili luonnollisesta lähteestä vai fossiilisten polttoaineiden poltosta .
Projektille, joka on viettänyt yli puolet viime vuosisadasta kuvaamalla ihmiskunnan vaarallisia vaikutuksia ilmastoon, se on toiveikas näkymä. "Jos Pariisin sopimus tuottaa hedelmää ja johtaa päästöjen vähentämiseen, alamme nähdä sen näkyvän Mauna Loa -rekisterissä, ja se on uusi löytö - näemme, että ihmiset taivuttavat käyrää", Ralph Keeling sanoo. "Pyrin jatkuvasti näyttämään, että on olemassa säätönuppi, jota voimme käyttää."
