Prije otprilike 60 godina David Keeling počeo se namotati na stranu Mauna Loa. Na 11.135 metara nadmorske visine, zaustavio se kod male, sive betonske zgrade - jedini znak ljudskog života među miljama i kilometrima stijene lave, osim zidine udaljene 50-tak metara od zgrade. Keeling, 30-godišnji znanstvenik iz Kalifornije, prvotno je sebi dao ime u znanstvenoj zajednici osmislivši jedinstvenu metodu uzorkovanja ugljičnog dioksida, koja je otkrila neke intrigantne obrasce - naime da je atmosferska koncentracija ugljičnog dioksida bila u atmosferi relativno ujednačena na cijeloj sjevernoj hemisferi, u prosjeku oko 310 dijelova na milijun. Sada je došao na vrh najvećeg svjetskog vulkana i provjerio novi projekt za koji se nadao da će promijeniti način na koji znanstvena zajednica mjeri atmosferski ugljični dioksid.
Keeling je završio na Havajima po nalogu Harryja Wexlera, direktora američkog Ureda za meteorološka istraživanja. Nekoliko godina ranije, Keeling je doputovao u Washington, DC, kako bi se sastao s Wexlerom i u roku od nekoliko sati uvjerio režisera da u potpunosti obnovi program mjerenja ugljika Weather Bureaua. Ono što je svijetu trebalo, tvrdio je Keeling, bilo je nekoliko udaljenih mjesta postavljena širom svijeta, koja kontinuirano mjere fluktuacije u količini ugljičnog dioksida koji je ušao ili izlazio iz atmosfere.
Keeling je dobio svoju želju, čak i ako Wexler nije nužno ostvario svoje: Umjesto da se pridruži Weather Bureauu, Keeling je zauzeo položaj u Scripps Instituciji za oceanografiju, prolazeći preko ureda bez prozora u Pomorskoj opservatoriji zbog oceanskog povjetarca San Diega. Ali Keeling i Wexler održali su profesionalni odnos, omogućujući i Scrippsu i saveznoj vladi ruku u programu mjerenja koji se postavlja u Mauna Loa - javnom i privatnom partnerstvu koje će se nastaviti desetljećima. U ožujku 1958. u opservatoriju su započela prva kontinuirana mjerenja ugljičnog dioksida; mjeseci kasnije, u studenom, Keeling je prvi put posjetio to mjesto.
Čak i samo mjeseci u programu, praćenje u Mauna Loa već je davalo revolucionarne rezultate. U studenom, kada je Keeling prvi put povećao vulkan, mjerenja su pokazala da koncentracija ugljičnog dioksida raste - polako, ali postojano. Tada se u ljetnim mjesecima dogodilo suprotno, koncentracije ugljičnog dioksida su pale. Obrazac se ponovio, gotovo točno, tijekom druge godine mjerenja. Keeling je bio fasciniran.
"Prvi put smo bili svjedoci", napisao je u svojoj autobiografiji, "priroda povlači CO2 iz zraka za rast biljaka tijekom ljeta i vraća ga svake sljedeće zime." Oni su, u biti, snimili sliku sjeverne polutke izvlačeći se i puštajući dah - izdahnuvši ugljični dioksid dok su se šume zimi pretvorile u gole i udisale kako se lišće vraćalo svakog ljeta.
Sezonsko unošenje i ispuštanje ugljičnog dioksida pokazalo bi se samo jednim od zapanjujućih fenomena koje ilustriraju mjerenja u Mauna Loa. Tijekom sljedećih 60 godina, podaci opservatorije otkrili bi nešto daleko zlobnije u atmosferi: nagli porast ugljičnog dioksida u atmosferi uzrokovan sagorijevanjem fosilnih goriva.
"Ako je ljudski rod preživio u dvadeset prvom stoljeću sa ogromnim porastom broja stanovnika koji se sada čini neizbježnim", rekao je Keeling tijekom govora prezentirajući svoje istraživanje američkom filozofskom društvu 1969. ", ljudi koji su tada živjeli, zajedno sa svojim drugim nevoljama, također se mogu suočiti s prijetnjom klimatskih promjena koju uzrokuje nekontrolirano povećanje atmosferskog CO2 iz fosilnih goriva. "
Izvorna građevina opservatorija Mauna Loa, nazvana zgrada Keeling. (Ted Coran) Prije otprilike 400 000 godina podvodni vulkan probio je površinu Tihog oceana. Sljedećih nekoliko stotina tisuća godina vulkan je nastavio eruptirati u cikličkim izljevima, ubrzano rastejući sve dok se nije uzdigao nekih 13.680 metara iznad mora. Lava se slivala niz planine, na kraju otvrdnuvši tako da čini većinu Velikog otoka Havaja. Rodnim Havajcima koji su prvi put naselili otok, vulkan je postao poznat kao Mauna Loa ili Long Mountain - što ukazuje na njegove postupne padine koje obuhvaćaju oko 19.000 kubičnih milja, što ga čini najvećim vulkanom na svijetu. Godine 1951. na samitu je otvorena mala vremenska opservatorija - nazvana Mauna Loa Observatory Summit, rezultat saveza između američkog vremenskog ureda, Park službe, američke mornarice i radnika u zatvoru, koji su godinama proveli iskidajući navijanje put koji bi vodio do vrha vulkana. Četiri godine kasnije sagrađena je opservatorija Mauna Loa, nekoliko tisuća metara niže od vulkana, od prvobitne strukture vrha; i danas ostaje jedna od najvažnijih postaja za promatranje na svijetu.
Opservatorij Mauna Loa malo se promijenio otkako je Keeling prvi put posjetio 1968. Druga zgrada pridružila se prvotnoj strukturi 1997. godine, a objekt je imao unutarnji vodovod, što je šanson uglavnom zastario, barem za posjetitelje. Drugi se projekti sada natječu za vrijeme istraživanja u opservatoriju; preko 70 projekata, na čelu s institucijama širom svijeta, mjere oko 250 atmosferskih sastojaka, od aerosola do sunčevog zračenja. Ipak, najviše pozornosti privlači kontinuirano mjerenje ugljika u opservatoriju - najduže na svijetu. Danas je graf koji se temelji na tim mjerenjima umnogome poznat i pod drugim nazivom: Keeling krivulja koju je Thomas J. Barton, bivši predsjednik Američkog kemijskog društva, nazvao "ikonom suvremene znanosti".
Mjerenja ugljika u opservatoriju izvedena su iz uzoraka zraka uzetog na vrhu kule visokog 130 stopa, građevine koja se vidljivo nalazi izvan mjesta u okruženju neplodnog išta višeg od jednokatne zgrade. Sto metara od trideset metara, zrak je uglavnom bez lokalnog onečišćenja koje ponekad može prenijeti planina inverzijskim slojem koji nastaje kada sunce grije planinu, izvlačeći zrak s nižih visina tijekom dana, a tijekom noći dolje, Dvije crte sa kule crpe uzorke zraka u malu sobu u drugoj zgradi zvjezdarnice. Danas i NOAA i Scripps pokreću istodobne programe mjerenja u Mauna Loa, koristeći iste uzorke zraka, ali s nešto drugačijim tehnikama (NOAA je započeo svoj program praćenja u 70-ima i ima stanice postavljene širom svijeta, od Mauna Loa do Barrowa, Od Aljaske do Južnog pola).
Originalni uređaj koji je Charles Keeling koristio za mjerenje atmosferskih koncentracija ugljičnog dioksida. (Ted Coran) Keeling je umro 2005. godine, ali njegova je ostavština vidljiva u čitavom opservatoriju, od namjenske ploče s vanjske strane izvorne zgrade do originalnog uređaja za mjerenje ugljika smještenog u pleksiglas, u hodniku druge zgrade. Međutim, njegov utjecaj možda je najistaknutiji u posvećenosti programa pažljivom mjerenju i umjeravanju. Časovni uzorci ukočeni su s 15 minuta kalibracije sa svake strane, a sat vremena kalibracije se provodi svakih 25 sati. Rezultirajuća mjerenja također se provode kroz računalni program koji za ručno odobrenje označava sve vanjske podatke - bilo što s previše fluktuacije ili s većom vrijednosti od očekivane. Svi prikupljeni podaci uspoređuju se i s 15 drugih laboratorija širom svijeta, a NOAA i Scripps programi redovito ispituju svoje rezultate jedan protiv drugog. Obično je razlika toliko zanemarljiva da praktički ne postoji.
"Ako pogledate grafikon CO2 u Mauna Loa, razlika između [Scripps] programa i našeg programa je manja od debljine crte na parceli", kaže Pieter Tans, voditelj grupe ugljikovodičkih stakleničkih plinova Carbon Cycle u Odjel za globalni nadzor u Laboratoriji za istraživanje zemaljskog sustava NOAA. "To je pravo osiguranje kvalitete."
Kompleks opservatorija Mauna Loa. (Ted Coran) Ali Keelijeva zaostavština detaljnih mjerenja nije jedini razlog što istraživači i NOAA i Scripps toliko dugo pokušavaju osigurati da su njihovi rezultati neupadljivi. Otkako je Keeling prvi put predstavio svoja otkrića Američkom filozofskom društvu 1968. godine, zaključak da atmosferski ugljični dioksid sve više dolazi prvenstveno zbog djelovanja čovječanstva postao je jedan od naj polarizirajućih subjekata u američkoj politici. Gotovo četvrtina Amerikanaca vjeruje da nema čvrstih dokaza da je Zemlja postajala toplija u posljednjih nekoliko desetljeća, dok gotovo 30 posto Amerikanaca globalno zatopljenje ne smatra ozbiljnim problemom.
Tijekom istog razdoblja ugljični dioksid ulazio je u atmosferu alarmantno velikom brzinom - brže nego bilo koje drugo vrijeme u povijesti. Istodobno, na planeti je zabilježen zapanjujući niz rekordnih temperaturnih raspona, s tim da se 10 najtoplijih godina zabilježilo nakon 1998. Nedavno je mjerenje atmosferskog ugljičnog dioksida u Mauna Loa prešlo 400 dijelova na milijun. postotno povećanje od predindustrijske razine. Osigurati da je njihov broj nepobitan nije samo dobra znanost, već i zaštita od prijetećih vjetrova burne političke klime.
Ipak, za svu političku svađu koja okružuje antropogene klimatske promjene, istraživači zaduženi za prikupljanje podataka u Mauna Loa gotovo su hladno apolitični. I Tans i Ralph Keeling - sin Davida Keelinga, koji je nakon smrti njegovog oca preuzeo dio programa Scripps, vide njihovu ulogu ne toliko kako utječu na politiku, već prikupljaju važne podatke.
"Ušao sam u to polje ne da bih promijenio politiku, već da bih otkrio stvari oko Zemlje, i to i dalje vidim kao svoju glavnu motivaciju", kaže Ralph Keeling. "Mislim da proces pronalaženja onoga što društvo treba učiniti i kako napraviti promjene i dalje zahtijeva ljude poput mene koji se naprosto okupljaju." Ostatak, kažu on i Tans, ovisi o svjetskim donosiocima politika.
Dok mlađi Keeling može vjerovati u to da politika neće biti nauka, to ne sprečava političku utjecaj na znanost. Najmanje polovina financiranja partnerstva - dio NOAA - dolazi od savezne vlade, koja je u proteklih nekoliko godina nekoliko puta napravila uvertira u pravcu smanjenja financiranja istraživanja koja se odnose na NOAA. Te političke neslaganja, između ostalog, čine ono što partnerstvo sa Scrippsom čini tako neprocjenjivim kontinuitetom programa, objašnjava Tans.
"Moguće je da budući predsjednik ili Kongres odluče da su klimatske promjene varanje, a mi ćemo smanjiti program NOAA", kaže on. "Dakle, to je ujedno i jamstvo protiv takvih podvala. Ne bismo željeli da se podaci o Mauna Loa obustave, zato je važno da to ne rade jedan, već različiti laboratoriji u različitim zemljama. "
Pogled na Mauna Kea s vrha opservatorija Mauna Loa. (Ted Coran) Osiguravanje stalnog financiranja dijela programa Scripps također nije bez zamki. Dugoročne studije promatranja, objašnjava Keeling, često su izvor saveznih agencija koje često imaju predvidljiviji izvor financiranja projekata na dulje vrijeme. Za privatne agencije fokus je često na novim otkrićima, a ne na neprekidnom praćenju poznatog fenomena.
"Izazov je što postoji očekivanje, kao koncept onoga o čemu se radi u znanstvenom poduzeću, da idete na jedno mjesto i otkrijete otkriće, a zatim idete na drugo mjesto i napravite drugo otkriće", kaže Keeling, "To je bio problem s kojim se moj otac suočio, i na neki način zajednica koja se time bavi mora stalno odgovarati. Odgovor je da ne proučavamo istu stvar iznova i iznova - gledamo Zemlju u vrijeme izvanredne promjene, a bilo bi vrlo neodgovorno i čudno samo isključiti protok informacija. "
Ako ništa drugo, stalno praćenje atmosferskog ugljičnog dioksida u Mauna Loa možda je ušlo u važnu novu fazu - praćenje globalnih napora za suzbijanje zagađenja stakleničkim plinovima. U prosincu se gotovo 200 nacija sastalo u Parizu i složilo se usvojiti napore usmjerene na održavanje zagrijavanja svijeta ispod 2 stupnja Celzijusa - granica konsenzusa kada će posljedice klimatskih promjena postati stvarno, stvarno loše. Ekolozi i klimatolozi uglavnom su pozdravili taj sporazum, ali postojala je jedna glavna briga: Kako bi svijet znao kad bi se države držale svojih obećanja? Kako smo mogli biti sigurni da sporazum zapravo djeluje?
Tamo NOAA-in Tans misli da program mjerenja ugljika može biti koristan - i tamo vidi da će program, barem dijelom, ići u budućnost.
„Mora postojati način da se objektivno potvrdi u kojoj su mjeri ove politike uspješno. Dugo smo razmišljali o tome kako to učiniti, kako izvršiti mjerenja na takav način da, ako je cilj politike 20 posto manje emisija u 10 godina, možemo li to zapravo izmjeriti iz atmosfere? “ kaže.
Istraživači NOAA-e prakticiraju mjerenje poznatih izvora metana širom SAD-a kako bi pokušali izmjeriti i kvantificirati smanjenja emisija stakleničkih plinova. Sada se okreću pažnjom prema ugljičnom dioksidu u gradovima, pokušavajući osmisliti metodu koja može zabilježiti promjene u emisiji ugljika na gradskoj razini, pa čak i precizirati da li taj ugljik dolazi iz prirodnog izvora ili izgaranja fosilnih goriva,
Za projekt koji je proveo više od polovice prošlog stoljeća planirajući opasan utjecaj čovječanstva na klimu, to je nada. "Ako pariški sporazum urodi plodom i dovede do smanjenja emisija, počet ćemo to vidjeti u zapisu Mauna Loa, a to će biti novo otkriće - vidjet ćemo da se ljudi savijaju krivinu", Ralph Keeling kaže. "Nestrpljiv sam da to nastavim pokazati da postoji kontrolni gumb koji možemo vježbati."
