Περίπου 60 χρόνια πριν, ο David Keeling άρχισε να κινείται προς την πλευρά της Mauna Loa. Στα 11, 135 πόδια πάνω από τη στάθμη της θάλασσας, σταμάτησε σε ένα μικρό, γκρίζο σκυρόδεμα κτίριο-το μόνο σημάδι της ανθρώπινης ζωής ανάμεσα σε μίλια και μίλια βράχου από λάβα, εκτός από ένα περίβολο περίπου 50 μέτρα από το κτίριο. Ο Keeling, ένας 30χρονος επιστήμονας από την Καλιφόρνια, είχε αρχικά φτιάξει ένα όνομα για τον εαυτό του στην επιστημονική κοινότητα σχεδιάζοντας μια μοναδική μέθοδο δειγματοληψίας διοξειδίου του άνθρακα, η οποία είχε αποκαλύψει κάποιες ενδιαφέρουσες μορφές - δηλαδή, ότι η ατμοσφαιρική συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα σχετικά ομοιόμορφο σε όλο το βόρειο ημισφαίριο, κατά μέσο όρο περίπου 310 μέρη ανά εκατομμύριο. Τώρα, ήρθε στην κορυφή του μεγαλύτερου ηφαιστείου στον κόσμο για να ελέγξει ένα νέο έργο που ελπίζει ότι θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο η επιστημονική κοινότητα μέτρησε το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα.
Ο Κίλινγκ είχε καταλήξει στη Χαβάη με εντολή του Χάρι Ουέλλερ, διευθυντή της Διεύθυνσης Μετεωρολογικής Έρευνας του Αμερικανικού Μετεωρολογικού Γραφείου. Λίγα χρόνια νωρίτερα, ο Keeling είχε πετάξει στην Ουάσιγκτον, DC για να συναντηθεί με τον Wexler και, μέσα σε λίγες ώρες, είχε πείσει τον σκηνοθέτη να αλλάξει εντελώς το πρόγραμμα μέτρησης άνθρακα του Weather Bureau. Αυτό που χρειάζεται ο κόσμος, υποστήριζε ο Κίλινγκ, ήταν μερικές απομακρυσμένες τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο, με συνεχή μέτρηση διακυμάνσεων της ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα που εισέρχεται ή φεύγει από την ατμόσφαιρα.
Ο Keeling πήρε την επιθυμία του, έστω και αν ο Wexler δεν πήρε απαραίτητα: Αντί να συμμετάσχει στο Weather Bureau, ο Keeling πήρε θέση στο Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας του Scripps, περνώντας από ένα γραφείο χωρίς παράθυρα στο Ναυτικό Παρατηρητήριο για το αεράκι του Σαν Ντιέγκο. Αλλά οι Keeling και Wexler διατήρησαν μια επαγγελματική σχέση επιτρέποντας τόσο στην Scripps όσο και στην ομοσπονδιακή κυβέρνηση να έχουν ένα χέρι στο πρόγραμμα μέτρησης που δημιουργήθηκε στη Mauna Loa - μια δημόσια και ιδιωτική εταιρική σχέση που θα συνεχιστεί εδώ και δεκαετίες. Τον Μάρτιο του 1958, οι πρώτες συνεχείς μετρήσεις διοξειδίου του άνθρακα άρχισαν στο παρατηρητήριο. μήνες αργότερα, τον Νοέμβριο, ο Keeling επισκέφθηκε για πρώτη φορά τον ιστότοπο.
Ακόμη και μερικούς μήνες μετά το πρόγραμμα, η παρακολούθηση στη Mauna Loa είχε ήδη αποτελέσματα επαναστατικά. Τον Νοέμβριο, όταν ο Keeling έκανε την εκκαθάριση για το ηφαίστειο, οι μετρήσεις έδειξαν ότι η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται αργά, αλλά σταθερά. Στη συνέχεια, τους καλοκαιρινούς μήνες, συνέβη το αντίθετο, με την πτώση των συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα. Το μοτίβο επαναλήφθηκε, σχεδόν ακριβώς, κατά το δεύτερο έτος των μετρήσεων. Ο Κέλινγκ ήταν συναρπασμένος.
«Ήμασταν μάρτυρες για πρώτη φορά», γράφει στην αυτοβιογραφία του, «η φύση αποσύρει το CO2 από τον αέρα για την ανάπτυξη των φυτών κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και την επιστρέφει κάθε επόμενο χειμώνα». Είχαν, στην ουσία, καταγράψει μια εικόνα του βόρειου ημισφαιρίου αντλώντας και απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα που αναπνέει την αναπνοή, καθώς τα δάση έγιναν γυμνά για το χειμώνα και εισπνέοντας καθώς τα φύλλα επέστρεφαν κάθε καλοκαίρι.
Η εποχιακή πρόσληψη και απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα θα αποδειχθεί ένα από τα εκπληκτικά φαινόμενα που απεικονίζονται από τις μετρήσεις στο Mauna Loa. Κατά τα επόμενα 60 χρόνια, τα στοιχεία του παρατηρητηρίου θα αποκαλύψουν κάτι πολύ πιο επιθετικό στην ατμόσφαιρα: μια ταχεία αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, που προκαλείται από την καύση ορυκτών καυσίμων.
"Εάν η ανθρώπινη φυλή επιζήσει στον εικοστό πρώτο αιώνα με την τεράστια αύξηση του πληθυσμού που φαίνεται τώρα αναπόφευκτη", δήλωσε ο Keeling κατά τη διάρκεια μιας ομιλίας που παρουσιάζει την έρευνά του στην Αμερικανική Φιλοσοφική Εταιρεία το 1969, "οι άνθρωποι που ζουν στη συνέχεια μαζί με τα άλλα προβλήματά τους, μπορεί επίσης να αντιμετωπίσει την απειλή της κλιματικής αλλαγής που προκαλείται από την ανεξέλεγκτη αύξηση του ατμοσφαιρικού CO2 από ορυκτά καύσιμα ".
Η αρχική δομή του Παρατηρητηρίου Mauna Loa, που ονομάστηκε κτίριο Keeling. (Ted Coran) Περίπου 400.000 χρόνια πριν, ένα υποβρύχιο ηφαίστειο έπληξε την επιφάνεια του Ειρηνικού Ωκεανού. Για τις επόμενες αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, το ηφαίστειο εξακολούθησε να εκρήγνυται σε κυκλικές εκβολές, αναπτύσσοντας ταχύτατα μέχρι να φτάσει τα 13.680 πόδια πάνω από τη θάλασσα. Η λάβα έπεσε κάτω από τις πλαγιές του βουνού, τελικά σκλήρυνε για να σχηματίσει την πλειοψηφία του Μεγάλου Νησιού της Χαβάης. Για τους ντόπιους Χαβάους που κατοικούσαν αρχικά το νησί, το ηφαίστειο έγινε γνωστό ως Mauna Loa ή Long Mountain - ενδεικτικό των σταδιακών πλαγιών του που καλύπτουν περίπου 19.000 κυβικά μίλια, καθιστώντας το μεγαλύτερο ηφαίστειο στον κόσμο. Το 1951, άνοιξε στη σύνοδο κορυφής ένα μικρό παρατηρητήριο καιρού - που ονομάστηκε Observatory Summit Mauna Loa - το αποτέλεσμα μιας συμμαχίας μεταξύ της Αμερικανικής Weather Bureau, της Υπηρεσίας Park, του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ και των εργατών των φυλακών, οι οποίοι πέρασαν χρόνια αποκόπτοντας την εκκαθάριση δρόμο που θα οδηγούσε στην κορυφή του ηφαιστείου. Τέσσερα χρόνια αργότερα, το Παρατηρητήριο Mauna Loa χτίστηκε λίγα χιλιάδες μέτρα κάτω από το ηφαίστειο από την αρχική δομή της συνόδου κορυφής. σήμερα, παραμένει ένας από τους σημαντικότερους παρατηρητικούς σταθμούς στον κόσμο.
Το Παρατηρητήριο Mauna Loa έχει αλλάξει ελάχιστα από τότε που η Κίλινγκ πραγματοποίησε την πρώτη του επίσκεψη το 1968. Ένα δεύτερο κτίριο εντάχθηκε στην αρχική δομή το 1997 και η εγκατάσταση έχει εσωτερικά υδραυλικά, καθιστώντας την αποθήκη πιο παρωχημένη, τουλάχιστον για τους επισκέπτες. Άλλα έργα ανταγωνίζονται πλέον για ερευνητικό χρόνο στο παρατηρητήριο. πάνω από 70 έργα, υπό την αιγίδα των οργάνων ανά τον κόσμο, μετρούν περίπου 250 ατμοσφαιρικά συστατικά, από αερολύματα έως ηλιακή ακτινοβολία. Αλλά εξακολουθούν να είναι οι συνεχείς μετρήσεις του άνθρακα του παρατηρητηρίου -το μακρύτερο τρέξιμο στον κόσμο- που τραβούν την μεγαλύτερη προσοχή. Σήμερα, το γράφημα που βασίζεται σε αυτές τις μετρήσεις είναι σε μεγάλο βαθμό γνωστό με άλλο όνομα: την καμπύλη Keeling, την οποία ο Thomas J. Barton, πρώην πρόεδρος της αμερικανικής χημικής κοινωνίας, αποκαλούσε «μια εικόνα της σύγχρονης επιστήμης».
Οι μετρήσεις του άνθρακα στο παρατηρητήριο αντλούνται από δείγματα αέρα που λαμβάνονται στην κορυφή ενός πύργου 130 ποδών, μια δομή εμφανώς εκτός τόπου σε ένα περιβάλλον άγονο οτιδήποτε ψηλότερο από ένα μονόχωρο κτίριο. Εκατό και τριάντα πόδια επάνω, ο αέρας είναι σε μεγάλο βαθμό απαλλαγμένος από τοπική ρύπανση που μερικές φορές μπορεί να μεταφερθεί στο βουνό από ένα στρώμα αντιστροφής που σχηματίζεται όταν ο ήλιος θερμαίνει το βουνό, αντλώντας αέρα από τα χαμηλότερα υψόμετρα κατά τη διάρκεια της ημέρας και κάτω κατά τη διάρκεια της νύχτας . Από τον πύργο, δύο γραμμές αντλούν δείγματα αέρα σε ένα μικρό δωμάτιο στο δεύτερο κτίριο του παρατηρητηρίου. Σήμερα, τόσο η NOAA όσο και η Scripps εκτελούν παράλληλα προγράμματα μέτρησης στο Mauna Loa, χρησιμοποιώντας τα ίδια δείγματα αέρα, αλλά με ελαφρώς διαφορετικές τεχνικές (η NOAA ξεκίνησε το πρόγραμμα παρακολούθησης στη δεκαετία του '70 και έχει σταθμούς σε όλο τον κόσμο, από Mauna Loa έως Barrow, Αλάσκα στο Νότιο Πόλο).
Η αρχική συσκευή που χρησιμοποιείται από τον Charles Keeling για τη μέτρηση των ατμοσφαιρικών συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα. (Ted Coran) Ο Keeling πέθανε το 2005, αλλά η κληρονομιά του είναι ορατή σε ολόκληρο το παρατηρητήριο, από την αφιερωμένη πλάκα στο εξωτερικό του αρχικού κτιρίου έως την αρχική συσκευή μέτρησης άνθρακα που βρίσκεται στο Plexiglass στο διάδρομο του δεύτερου κτηρίου. Η επιρροή του είναι ίσως πιο αξιοσημείωτη, ωστόσο, στην αφοσίωση του προγράμματος στην προσεκτική μέτρηση και βαθμονόμηση. Τα ωριαία δείγματα παρεμβάλλονται με 15 λεπτά βαθμονόμησης σε κάθε πλευρά και διενεργείται βαθμονόμηση για κάθε ώρα κάθε 25ωρο. Οι προκύπτουσες μετρήσεις διεξάγονται επίσης μέσω ενός προγράμματος υπολογιστή που επισημαίνει τυχόν παράπλευρα δεδομένα - οτιδήποτε με υπερβολική διακύμανση ή υψηλότερη από την αναμενόμενη τιμή - για μη αυτόματη έγκριση. Όλα τα δεδομένα που συλλέγονται συγκρίνονται επίσης με 15 άλλα εργαστήρια σε όλο τον κόσμο και τα προγράμματα NOAA και Scripps εξετάζουν τακτικά τα αποτελέσματά τους μεταξύ τους. Συνήθως, η διαφορά είναι τόσο αμελητέα ώστε να είναι πρακτικά ανύπαρκτη.
"Αν κοιτάξετε το οικόπεδο CO2 στο Mauna Loa, η διαφορά μεταξύ του προγράμματος [Scripps] και του προγράμματος μας είναι μικρότερη από το πάχος της γραμμής στο οικόπεδο", λέει ο Pieter Tans, επικεφαλής της ομάδας αερίων θερμοκηπίου του άνθρακα το Τμήμα Παγκόσμιας Παρακολούθησης του Εργαστηρίου Έρευνας της Γης του Συστήματος NOAA. "Είναι πραγματική διασφάλιση ποιότητας."
Το συγκρότημα Παρατηρητήριο Mauna Loa. (Ted Coran) Όμως η κληρονομιά των σχολαστικών μετρήσεων του Keeling δεν είναι ο μόνος λόγος για τον οποίο οι ερευνητές τόσο των NOAA όσο και των Scripps φτάνουν σε τόσο μεγάλα μήκη για να εξασφαλίσουν ότι τα αποτελέσματά τους είναι αδιανόητα. Δεδομένου ότι ο Keeling παρουσίασε για πρώτη φορά τα ευρήματά του στην Αμερικανική Φιλοσοφική Εταιρεία το 1968, το συμπέρασμα ότι το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα οφείλεται όλο και περισσότερο στις ενέργειες της ανθρωπότητας έχει καταστεί ένα από τα πιο πολωμένα θέματα στην αμερικανική πολιτική. Σχεδόν το ένα τέταρτο των Αμερικανών πιστεύει ότι δεν υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις ότι η Γη έχει ζεσταθεί τις τελευταίες δεκαετίες, ενώ σχεδόν το 30% των Αμερικανών δεν θεωρούν το φαινόμενο της υπερθέρμανσης του πλανήτη ως σοβαρό πρόβλημα.
Την ίδια χρονική περίοδο, το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται στην ατμόσφαιρα σε ανησυχητικά υψηλό ρυθμό - γρηγορότερα από οποιονδήποτε άλλο χρόνο στο εγγεγραμμένο ιστορικό. Ταυτόχρονα, ο πλανήτης έχει δει μια εκπληκτική πορεία ρεκόρ θερμοκρασίας, με 10 από τα θερμότερα χρόνια που σημειώθηκαν μετά το 1998. Πρόσφατα, η μέτρηση του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα στη Mauna Loa πέρασε 400 μέρη ανά εκατομμύριο, 42 ποσοστιαία αύξηση από τα επίπεδα πριν από τη βιομηχανία. Η διασφάλιση ότι οι αριθμοί τους είναι αναμφισβήτητες δεν είναι μόνο καλή επιστήμη, αλλά και προστασία από τους απειλητικούς ανέμους ενός θυελλώδους πολιτικού κλίματος.
Ωστόσο, για όλες τις πολιτικές διαμάχες που περιβάλλουν την ανθρωπογενή κλιματική αλλαγή, οι ερευνητές που είναι υπεύθυνοι για τη συλλογή των δεδομένων στη Mauna Loa είναι σχεδόν ψυχρά απολιτικοί. Ο γιος του Tans και του Ralph Keeling-David Keeling, ο οποίος ανέλαβε το τμήμα του προγράμματος Scripps μετά το θάνατο του πατέρα του - βλέπουν το ρόλο τους όχι τόσο ως επηρεάζοντας την πολιτική αλλά συγκεντρώνοντας σημαντικά δεδομένα.
"Μπήκα σε αυτόν τον τομέα να μην αλλάξω πολιτική αλλά να ανακαλύψω πράγματα για τη Γη και συνεχίζω να το βλέπω αυτό ως το κύριο κίνητρό μου", λέει ο Ralph Keeling. "Νομίζω ότι η διαδικασία του να υπολογίσουμε τι πρέπει να κάνει η κοινωνία και πώς να κάνει αλλαγές απαιτεί ακόμα ανθρώπους σαν κι εμένα να είναι απλά συλλογή γεγονότων." Τα υπόλοιπα, ο ίδιος και ο Tans λένε, είναι εναπόκειται στους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής του κόσμου.
Ενώ ο νεαρός Κίλινγκ μπορεί να πιστεύει στη διατήρηση της πολιτικής από την επιστήμη, αυτό δεν εμποδίζει την επιστήμη να επηρεάζεται από την πολιτική. Τουλάχιστον το ήμισυ της χρηματοδότησης της εταιρικής σχέσης - του μέρους της NOAA - προέρχεται από την ομοσπονδιακή κυβέρνηση, η οποία έχει κάνει αρκετές φορές προβάδισμα τα τελευταία χρόνια στην περικοπή της χρηματοδότησης για την έρευνα NOAA που δεν σχετίζεται με τις καιρικές συνθήκες. Αυτά τα πολιτικά οφέλη, μεταξύ άλλων, είναι αυτά που καθιστούν την εταιρική σχέση με τη Scripps τόσο ανεκτίμητη για τη συνέχεια του προγράμματος, εξηγεί ο Tans.
"Είναι πιθανό ένας μελλοντικός πρόεδρος ή το Κογκρέσο να αποφασίσει ότι η κλιματική αλλαγή είναι μια φάρσα και θα περιορίσουμε το πρόγραμμα της NOAA", λέει. "Γι 'αυτό και είναι μια διαβεβαίωση εναντίον τέτοιων σκανδάλων. Δεν θα θέλαμε να διακοπεί η εγγραφή του Mauna Loa, οπότε είναι σημαντικό να μην το κάνουν ένα εργαστήριο, αλλά διαφορετικά εργαστήρια σε διαφορετικές χώρες ».
Μια άποψη της Mauna Kea από την κορυφή του Παρατηρητηρίου Mauna Loa. (Ted Coran) Η εξασφάλιση σταθερής χρηματοδότησης για το τμήμα Scripps του προγράμματος δεν είναι χωρίς τις παγίδες του. Μακροπρόθεσμες μελέτες παρατήρησης, εξηγεί ο Keeling, είναι συχνά η προέλευση των ομοσπονδιακών οργανισμών, οι οποίοι συχνά διαθέτουν πιο προβλέψιμο ρεύμα χρηματοδότησης για έργα σε παρατεταμένο χρονοδιάγραμμα. Για τους ιδιωτικούς οργανισμούς, η εστίαση είναι συχνά στη νέα ανακάλυψη - όχι στη συνεχή παρακολούθηση ενός γνωστού φαινομένου.
"Η πρόκληση είναι ότι υπάρχει μια προσδοκία, ως έννοια για το τι πρέπει να γίνει η επιστημονική επιχείρηση, ότι πρέπει να πάτε ένα μέρος και να κάνετε μια ανακάλυψη και στη συνέχεια να πάτε σε άλλο μέρος και να κάνετε μια άλλη ανακάλυψη", λέει ο Keeling . "Αυτό ήταν ένα πρόβλημα που αντιμετώπισε ο πατέρας μου και κατά κάποιο τρόπο η κοινότητα που ασχολείται με αυτό πρέπει να συνεχίσει να απαντά. Η απάντηση είναι ότι δεν μελετάμε μόνο το ίδιο πράγμα ξανά και ξανά - κοιτάζουμε τη Γη σε μια εποχή εξαιρετικής αλλαγής και θα ήταν πολύ ανεύθυνο και περίεργο να απενεργοποιήσουμε τη ροή των πληροφοριών ».
Αν μη τι άλλο, η συνεχής παρακολούθηση του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα στη Mauna Loa θα μπορούσε να έχει εισέλθει σε μια σημαντική νέα παγκόσμια προσπάθεια παρακολούθησης της φάσης για τον περιορισμό της ρύπανσης από το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Τον Δεκέμβριο, σχεδόν 200 έθνη συναντήθηκαν στο Παρίσι και συμφώνησαν να υιοθετήσουν προσπάθειες που αποσκοπούν στη διατήρηση του κόσμου κάτω από τους 2 βαθμούς Κελσίου της θερμοκρασίας - το όριο συναίνεσης για το πότε οι συνέπειες της κλιματικής αλλαγής θα γίνουν πραγματικά, πραγματικά κακές. Οι περιβαλλοντολόγοι και οι επιστήμονες του κλίματος γενικά χειροκροτούσαν τη συμφωνία, αλλά υπήρχε ένα κύριο σημείο ανησυχίας: Πώς θα μπορούσε ο κόσμος να γνωρίζει εάν οι χώρες συμμορφώνονται με τις υποσχέσεις τους; Πώς μπορούσαμε να είμαστε σίγουροι ότι η συμφωνία λειτουργούσε στην πραγματικότητα;
Εκεί, ο Tans της NOAA πιστεύει ότι το πρόγραμμα μέτρησης άνθρακα μπορεί να είναι χρήσιμο και πού βλέπει το πρόγραμμα να προχωρήσει, τουλάχιστον εν μέρει, στο μέλλον.
"Πρέπει να υπάρχει κάποιος τρόπος αντικειμενικής επαλήθευσης του βαθμού επιτυχίας αυτών των πολιτικών. Έχουμε σκεφτεί εδώ και πολύ καιρό το πώς μπορούμε να το κάνουμε αυτό, πώς μπορούμε να κάνουμε μετρήσεις με τέτοιο τρόπο ώστε εάν ένας στόχος πολιτικής είναι 20 τοις εκατό λιγότερες εκπομπές σε 10 χρόνια, μπορούμε πραγματικά να μετρήσουμε αυτό από την ατμόσφαιρα; " λέει.
Οι ερευνητές της NOAA ασκούν τη μέτρηση γνωστών πηγών μεθανίου στις ΗΠΑ για να προσπαθήσουν να μετρήσουν και να ποσοτικοποιήσουν τις μειώσεις των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Τώρα, στρέφουν την προσοχή τους προς το διοξείδιο του άνθρακα στις πόλεις προσπαθώντας να σχεδιάσουν μια μέθοδο που μπορεί να συλλάβει τις μεταβολές των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα σε επίπεδο πόλεων και ακόμη και να επισημάνει εάν ο άνθρακας προέρχεται από φυσική πηγή ή από την καύση ορυκτών καυσίμων .
Για ένα έργο που έχει περάσει περισσότερο από το μισό του περασμένου αιώνα που σχεδιάζει την επικίνδυνη επίδραση του ανθρωπίνου σώματος στο κλίμα, είναι μια ελπιδοφόρα προοπτική. "Εάν η συμφωνία του Παρισιού φέρει καρπούς και οδηγεί σε μείωση των εκπομπών, θα αρχίσουμε να βλέπουμε ότι θα εμφανιστούν στο αρχείο Mauna Loa και αυτό θα είναι μια νέα ανακάλυψη - θα δούμε ότι οι άνθρωποι κάμπτουν την καμπύλη", ο Ralph Keeling λέει. "Είμαι πρόθυμος να συνεχίσω να δείχνω ότι υπάρχει ένα κουμπί ελέγχου που μπορούμε να ασκήσουμε".
