Asi před 60 lety se David Keeling začal vlétat po straně Mauna Loa. Ve výšce 11, 135 stop nad mořem se zastavil v malé šedé betonové budově - jediná známka lidského života mezi lávovými kameny na míle a míle daleko, mimo výběh asi 50 yardů od budovy. Keeling, třicetiletý vědec z Kalifornie, si ve vědecké komunitě zpočátku udělal jméno vymyslením unikátní metody vzorkování oxidu uhličitého, která odhalila některé zajímavé vzorce - jmenovitě to, že atmosférická koncentrace oxidu uhličitého byla relativně rovnoměrný po celé severní polokouli v průměru asi 310 dílů na milion. Nyní se dostal na vrchol největší sopky na světě, aby se přihlásil k novému projektu, který, jak doufal, změní způsob, jakým vědecká komunita měří oxid uhličitý v atmosféře.
Keeling skončil na Havaji na příkaz Harryho Wexlera, ředitele divize meteorologického výzkumu amerického meteorologického úřadu. Před několika lety přiletěl Keeling do Washingtonu, DC, aby se setkal s Wexlerem, a během několika hodin přesvědčil ředitele, aby kompletně přepracoval program měření uhlíku v meteorologickém úřadu. Keeling tvrdil, že svět potřebuje několik vzdálených míst po celém světě, která neustále měří výkyvy množství oxidu uhličitého, které vstupuje do atmosféry nebo opouští atmosféru.
Keeling dostal své přání, i když to Wexler nutně nezískal: Místo toho, aby se připojil k Weather Bureau, Keeling zaujal místo v Scripps Institution of Oceanography, předal kancelář bez oken v námořní observatoři pro oceánský vánek v San Diegu. Ale Keeling a Wexler si udržovali profesionální vztah, což umožnilo jak Scrippsovi, tak federální vládě, aby se zapojily do programu měření v Mauna Loa - partnerství veřejného a soukromého sektoru, které bude pokračovat po celá desetiletí. V březnu 1958 byla na observatoři zahájena první kontinuální měření oxidu uhličitého; O měsíc později, v listopadu, Keeling navštívil web poprvé.
Dokonce i několik měsíců po skončení programu již monitorování v Mauna Loa přineslo revoluční výsledky. V listopadu, kdy Keeling poprvé provedl navíjecí trek po sopce, měření ukázala, že se koncentrace oxidu uhličitého zvyšuje - pomalu, ale stále. V letních měsících pak došlo k opaku a koncentrace oxidu uhličitého klesala. Vzorek se opakoval téměř přesně během druhého roku měření. Keeling byl fascinován.
„Poprvé jsme byli svědky, “ napsal ve své autobiografii, „příroda stahuje CO2 ze vzduchu pro růst rostlin během léta a vrací každou následující zimu.“ V podstatě zachytili obrázek severní polokoule. vytáhl a uvolnil dech - vydechoval oxid uhličitý, když se lesy holily na zimu, a vdechoval, když se listy každé léto vracely.
Sezónní absorpce a uvolňování oxidu uhličitého by se ukázalo být jen jedním z ohromujících jevů ilustrovaných měřeními v Mauna Loa. Během následujících 60 let by údaje observatoře odhalily něco mnohem zlověstnějšího v atmosféře: rychlý nárůst oxidu uhličitého v atmosféře způsobený spalováním fosilních paliv.
"Pokud lidská rasa přežije do 21. století s obrovským nárůstem populace, který se nyní zdá nevyhnutelný, " řekl Keeling během projevu, který představil svůj výzkum Americké filozofické společnosti v roce 1969, "pak lidé žijící spolu s dalšími problémy, může také čelit hrozbě klimatických změn způsobených nekontrolovaným nárůstem atmosférického CO2 z fosilních paliv. “
Původní struktura observatoře Mauna Loa dabovala Keelingovu budovu. (Ted Coran) Asi před 400 000 lety pod hladina Tichého oceánu narušila podvodní sopka. Pro dalších několik set tisíc roků, sopka pokračovala vybuchnout v cyklických ostrohách, rychle rostl, až se zvedl asi 13, 680 stop nad mořem. Láva stékala po stranách hory a nakonec ztvrdla, aby vytvořila většinu Velkého ostrova Havaje. K původním obyvatelům Havajů, kteří nejprve obývali ostrov, se sopka stala známou jako Mauna Loa neboli Long Mountain - což svědčí o postupných svazích, které zahrnují asi 19 000 krychlových mil, což z ní činí největší sopku na světě. V roce 1951 se na summitu otevřela malá observatoř počasí - přezdívaná Mauna Loa Summit Observatory - výsledek spojenectví mezi americkým meteorologickým úřadem, Park Service, americkým námořnictvem a vězeňskými dělníky, kteří strávili roky vyřezáváním vinutí cesta, která by vedla na vrchol sopky. O čtyři roky později byla observatoř Mauna Loa postavena několik tisíc stop po sopce od původní struktury vrcholů; dnes zůstává jednou z nejdůležitějších observatoří na světě.
Hvězdárna Mauna Loa se od první návštěvy Keelingu v roce 1968 změnila jen velmi málo. Druhá budova se připojila k původní struktuře v roce 1997 a zařízení má vnitřní instalaci, díky čemuž je dům většinou zastaralý, alespoň pro návštěvníky. Ostatní projekty nyní soutěží o výzkumný čas na observatoři; přes 70 projektů vedených institucemi po celém světě měří asi 250 atmosférických složek, od aerosolů po sluneční záření. Největší pozornost však stále přitahují nepřetržitá měření uhlíku observatoře - nejdelší běh na světě. Dnes je graf založený na těchto měřeních do značné míry známý pod jiným názvem: Keelingova křivka, kterou Thomas J. Barton, bývalý prezident American Chemical Society, nazýval „ikonou moderní vědy“.
Měření uhlíku v observatoři jsou odebírána ze vzorků vzduchu odebraných na vrcholu věže o výšce 130 stop, což je struktura nápadně vyčnívající z místa v prostředí, které je o něco vyšší než jednopatrová budova. Sto třicet stop nahoru je vzduch do značné míry prostý místního znečištění, které může být někdy přenášeno na horu inverzní vrstvou, která se vytváří, když slunce ohřívá horu, přičemž vzduch nasává z nižších nadmořských výšek během dne a dolů v noci . Z věže dvě čáry odebírají vzorky vzduchu do malé místnosti v druhé budově observatoře. V současné době provozují NOAA i Scripps v Mauna Loa souběžné měřicí programy, které používají stejné vzorky vzduchu, ale s poněkud odlišnými technikami (NOAA zahájila svůj monitorovací program v 70. letech a má stanice po celém světě, od Mauna Loa po Barrow, Aljaška na jižní pól).
Původní přístroj používaný Charlesem Keelingem k měření atmosférických koncentrací oxidu uhličitého. (Ted Coran) Keeling zemřel v roce 2005, ale jeho odkaz je hmatatelný po celé observatoři, od zasvěceného plakátu na vnější straně původní budovy k původnímu měřicímu zařízení uhlíku v plexiskle na chodbě druhé budovy. Jeho vliv je však pravděpodobně nejpozoruhodnější v odhodlání programu pečlivému měření a kalibraci. Hodinové vzorky jsou ohraničeny 15 minutami kalibrace na každé straně a každých 25 hodin je prováděna hodinová kalibrace. Výsledná měření jsou také prováděna prostřednictvím počítačového programu, který nahlásí jakákoli odlehlá data - cokoli s příliš velkým výkyvem nebo vyšší než očekávanou hodnotou - pro ruční schválení. Všechna shromážděná data jsou také porovnána s 15 dalšími laboratořemi po celém světě a programy NOAA a Scripps pravidelně zkoušejí své výsledky proti sobě. Rozdíl je obvykle tak zanedbatelný, že prakticky neexistuje.
"Pokud se podíváte na graf CO2 v Mauna Loa, rozdíl mezi programem [Scripps] a naším programem je menší než tloušťka čáry na grafu, " říká Pieter Tans, vedoucí skupiny skleníkových plynů v uhlíkovém cyklu divize globálního monitorování výzkumné laboratoře Země systému NOAA. "Je to skutečné zajištění kvality."
Observatoř Mauna Loa. (Ted Coran) Ale Keelingovo dědictví pečlivých měření není jediným důvodem, proč vědci v NOAA i Scripps jdou do tak velkých délek, aby zajistili, že jejich výsledky nebudou dosažitelné. Od doby, kdy Keeling poprvé předložil svá zjištění americké filosofické společnosti v roce 1968, se závěr, že atmosférický oxid uhličitý je stále více primárně způsoben činy lidstva, stal jedním z nej polarizovanějších subjektů americké politiky. Téměř čtvrtina Američanů věří, že neexistuje žádný solidní důkaz, že Země se v posledních několika desetiletích otepluje, zatímco téměř 30 procent Američanů nepovažuje globální oteplování za vážný problém.
Ve stejném časovém období oxid uhličitý vstupuje do atmosféry znepokojivě vysokou rychlostí - rychleji než kdykoli jindy v zaznamenané historii. Zároveň planeta zaznamenala ohromující průběh rekordních teplotních úseků, kdy po roce 1998 došlo k 10 nejteplejším rokům. Měření oxidu uhličitého v atmosféře v Mauna Loa nedávno prošlo 400 dílů na milion, což je 42 procentní nárůst z předindustriálních úrovní. Zajistit, aby jejich počet byl nepopiratelný, není jen dobrá věda, ale také ochrana před hrozícími větry bouřlivé politické klima.
Přesto jsou všichni političtí bojovníci, kteří obklopují antropogenní změnu klimatu, vědci odpovědní za shromažďování údajů v Mauna Loa téměř chladně apolitičtí. Tans i Ralph Keeling - syn Davida Keelinga, který po smrti svého otce převzal část programu Scripps - nevidí svou roli ani tak jako ovlivňování politiky, ale shromažďování důležitých údajů.
"Dostal jsem se do této oblasti, abych nezměnil politiku, ale abych objevil věci o Zemi, a já to stále vnímám jako svou hlavní motivaci, " říká Ralph Keeling. „Myslím, že proces vymýšlení toho, co by společnost měla dělat a jak provést změny, stále vyžaduje lidi jako já, kteří se prostě shromažďují.“ Zbytek, říkají Tans, je na politikech světa.
Zatímco mladší Keeling může věřit v udržování politiky mimo vědu, to nebrání tomu, aby věda byla ovlivněna politikou. Nejméně polovina financování partnerství - část NOAA - pochází od federální vlády, která během několika posledních let několikrát předehrála, aby snížila financování výzkumu NOAA, který není spojen s počasím. Tyto politické nejasnosti jsou mimo jiné důvodem, proč činí partnerství se Scrippsem neocenitelným pro kontinuitu programu, vysvětluje Tans.
"Je možné, že budoucí prezident nebo Kongres rozhodne, že změna klimatu je podvod, a my omezíme program NOAA, " říká. "Je to také záruka proti takovým rozmarům." Nechtěli bychom, aby byl záznam Mauna Loa ukončen, takže je důležité, aby to neudělala ani jedna laboratoř, ale různé laboratoře v různých zemích. “
Pohled na Mauna Kea z vrcholu observatoře Mauna Loa. (Ted Coran) Zajištění stálého financování části programu Scripps není bez jeho úskalí. Dlouhodobé pozorovací studie, vysvětluje Keeling, jsou často původem federálních agentur, které mají často předvídatelnější tok financování projektů na delší časové ose. U soukromých agentur se často zaměřuje na nové objevy - nikoli na neustálé sledování známého jevu.
"Výzvou je, že jako koncept toho, o čem by měl vědecký podnik být, je očekávání, že byste měli jít na jedno místo a udělat objev, a pak byste měli jít na jiné místo a udělat další objev, " říká Keeling . "To byl problém, kterému čelil můj otec, a komunita, která se toho zabývá, musí svým způsobem neustále odpovídat." Odpověď zní, že nejenom zkoumáme to samé znovu a znovu - díváme se na Zemi v době mimořádných změn a bylo by velmi nezodpovědné a podivné jen vypnout tok informací. “
Stálé monitorování atmosférického oxidu uhličitého v Mauna Loa by snad vstoupilo do nové důležité fáze - sledování globálního úsilí o omezení znečištění skleníkovými plyny. V prosinci se v Paříži setkalo téměř 200 národů a dohodly se, že přijmou úsilí zaměřené na udržení světa pod 2 ° C oteplování - limitu konsensu, kdy by se důsledky změny klimatu opravdu, opravdu špatně. Ekologové a vědci v oblasti klimatu obecně souhlasili s dohodou, ale hlavní bod zájmu byl: Jak by svět věděl, zda země dodržují své sliby? Jak si můžeme být jisti, že dohoda skutečně funguje?
To je místo, kde si NOAA's Tans myslí, že program měření uhlíku může být užitečný - a kde vidí, že program bude pokračovat, alespoň částečně, v budoucnosti.
„Musí existovat nějaký způsob, jak objektivně ověřit, do jaké míry jsou tyto politiky skutečně úspěšné. Dlouho jsme přemýšleli o tom, jak to můžeme udělat, jak můžeme provést měření takovým způsobem, že pokud je politickým cílem o 20 procent méně emisí za 10 let, můžeme to skutečně měřit z atmosféry? “Tans říká.
Vědci NOAA praktikují v USA měření známých zdrojů metanu, aby se pokusili změřit a kvantifikovat snížení emisí skleníkových plynů. Nyní se zaměřují na oxid uhličitý ve městech, snaží se vymyslet metodu, která dokáže zachytit změny v emisích uhlíku na úrovni města, a dokonce určit, zda tento uhlík pochází z přírodního zdroje nebo ze spalování fosilních paliv. .
Pro projekt, který strávil více než polovinu minulého století vykreslováním nebezpečného vlivu člověka na klima, je to nadějná vyhlídka. "Pokud pařížská dohoda přinese ovoce a povede ke snížení emisí, začneme vidět, že se to objeví v záznamu Mauna Loa, a to bude nový objev - uvidíme, že lidé ohýbají křivku, " Ralph Keeling říká. "Jsem nadšený, že to dokážu ukázat, že existuje ovládací knoflík, který můžeme cvičit."
