Kira-kira 60 tahun yang lalu, David Keeling mula menghala ke arah Mauna Loa. Pada 11, 135 kaki di atas paras laut, dia berhenti di sebuah bangunan konkrit kecil yang kelabu-satu-satunya tanda kehidupan manusia di antara batu dan batu batu lava, selain dari sebuah rumah kecil yang terletak kira-kira 50 meter dari bangunan itu. Keeling, seorang saintis berusia 30 tahun dari California, pada mulanya telah membuat nama untuk dirinya sendiri dalam komuniti sains dengan mencipta satu kaedah pengambilan karbon dioksida yang unik, yang telah menunjukkan corak yang menarik - iaitu kepekatan karbon dioksida atmosfera agak seragam di seluruh hemisfera utara, dengan purata kira-kira 310 bahagian per juta. Sekarang, dia datang ke puncak gunung berapi terbesar di dunia untuk memeriksa projek baru yang diharapkannya akan mengubah cara masyarakat saintifik mengukur karbon dioksida atmosfera.
Keeling telah berakhir di Hawaii dengan arahan Harry Wexler, pengarah Biro Cuaca Bahagian Biro Penyelidikan Meteorologi. Beberapa tahun sebelum itu, Keeling telah terbang ke Washington, DC untuk bertemu dengan Wexler dan, dalam tempoh beberapa jam, telah meyakinkan pengarah untuk membaik pulih program pengukuran karbon Cuaca Cuaca. Apa yang diperlukan oleh dunia, kata Keeling, adalah beberapa laman terpencil yang ditubuhkan di seluruh dunia, secara berterusan mengukur turun naik dalam jumlah karbon dioksida yang memasuki atau meninggalkan atmosfera.
Keeling mendapat harapannya, walaupun Wexler tidak semestinya mendapatkannya: Daripada menyertai Biro Cuaca, Keeling mengambil kedudukan di Scripps Institution of Oceanography, melalui pejabat tanpa jendela di Balai Cerap Naval untuk angin laut San Diego. Tetapi Keeling dan Wexler mengekalkan hubungan profesional, membolehkan Scripps dan kerajaan persekutuan menguasai program pengukuran yang didirikan di Mauna Loa-perkongsian awam dan swasta yang akan berlangsung selama beberapa dekad. Pada bulan Mac 1958, pengukuran berterusan pertama karbon dioksida bermula di klinik; sebulan kemudian, pada bulan November, Keeling melawat tapak untuk kali pertama.
Walaupun hanya beberapa bulan dalam program ini, pemantauan di Mauna Loa telah menghasilkan keputusan revolusioner. Pada bulan November, ketika Keeling pertama membuat trek penggulungan di atas gunung berapi, pengukuran menunjukkan kepekatan karbon dioksida meningkat secara perlahan-lahan, tetapi terus. Kemudian, pada musim panas, sebaliknya berlaku, dengan kepekatan karbon dioksida turun. Corak mengulangi sendiri, hampir tepat, semasa tahun kedua pengukuran. Keeling terpesona.
"Kami menyaksikan untuk pertama kalinya, " dia menulis dalam autobiografinya, "alam mengeluarkan CO2 dari udara untuk pertumbuhan tumbuhan pada musim panas dan mengembalikannya setiap musim sejuk yang berjaya." Mereka pada dasarnya telah menangkap gambar hemisfera utara melukis dan melepaskan arnab dioksida yang menghembuskan nafas sebagai hutan menjadi kosong untuk musim sejuk, dan menyedut ketika daun kembali setiap musim panas.
Pengambilan musim dan pelepasan karbon dioksida akan menjadi salah satu fenomena yang menakjubkan yang digambarkan oleh pengukuran di Mauna Loa. Dalam tempoh 60 tahun akan datang, data pemerhatian akan mendedahkan sesuatu yang jauh lebih buruk di atmosfer: peningkatan pesat karbon dioksida di atmosfera, yang disebabkan oleh pembakaran bahan api fosil.
"Sekiranya umat manusia bertahan dalam abad ke dua puluh satu dengan peningkatan populasi yang besar yang kini tidak dapat dielakkan, " kata Keeling dalam ucapannya yang menyampaikan penyelidikannya kepada Masyarakat Filsafat Amerika pada tahun 1969, "orang yang hidup itu, bersama dengan masalah mereka yang lain, mungkin juga menghadapi ancaman perubahan iklim yang disebabkan oleh peningkatan yang tidak terkawal dalam CO2 atmosfera dari bahan bakar fosil. "
Struktur asal Observatorium Mauna Loa, yang dikenali sebagai Bangunan Keeling. (Ted Coran) Sekitar 400, 000 tahun yang lalu, sebuah gunung berapi di bawah air melanda permukaan Lautan Pasifik. Selama beberapa ratus ribu tahun yang lalu, gunung berapi terus meletup di spurts pesat, berkembang dengan pesat sehingga naik 13, 680 kaki di atas laut. Lava mengalir ke sisi gunung, akhirnya mengeras untuk membentuk majoriti Pulau Besar Hawaii. Kepada orang asli Hawaii yang mula-mula memasuki pulau itu, gunung berapi itu dikenali sebagai Mauna Loa, atau Long Mountain-menunjukkan lereng-lerengnya yang beransur-ansur yang merangkumi kira-kira 19, 000 batu kubik, menjadikannya gunung berapi terbesar di dunia. Pada tahun 1951, sebuah observatori cuaca kecil yang dijadikan Observatorium Summit Mauna Loa dibuka pada sidang kemuncak itu, hasil daripada perikatan antara Biro Cuaca AS, Perkhidmatan Park, Tentera Laut AS, dan buruh penjara, yang menghabiskan masa mengukir penggulungan jalan yang akan membawa kepada puncak gunung berapi. Empat tahun kemudian, Observatorium Mauna Loa dibina beberapa ribu kaki ke gunung berapi dari struktur puncak puncak asal; hari ini, ia masih menjadi salah satu stesen pemerhatian yang paling penting di dunia.
Observatorium Mauna Loa telah berubah sedikit sejak Keeling membuat lawatan pertamanya pada tahun 1968. Bangunan kedua menyertai struktur asal pada tahun 1997, dan kemudahan itu mempunyai paip dalaman, menjadikan rumah keluar kebanyakannya usang, sekurang-kurangnya untuk pengunjung. Projek lain kini bersaing untuk masa penyelidikan di klinik; lebih daripada 70 projek, diterajui oleh institusi di seluruh dunia, mengukur kira-kira 250 konstituen atmosfera, dari aerosol kepada radiasi matahari. Tetapi ia masih pengukuran karbon berterusan yang diamati-yang paling lama berlari di dunia-yang menarik perhatian paling. Hari ini, graf berdasarkan pengukuran ini diketahui oleh nama lain: Keeling Curve, yang mana Thomas J. Barton, bekas presiden Persatuan Kimia Amerika, dikenali sebagai "ikon sains moden."
Pengukuran karbon di observatorium diambil dari sampel udara yang diambil di atas sebuah menara 130 kaki, sebuah struktur yang terlihat jelas di dalam lingkungan yang tandus dari apa pun yang lebih tinggi dari bangunan satu tingkat. Seratus tiga puluh kaki, udara adalah sebahagian besarnya bebas daripada pencemaran setempat yang kadang-kadang boleh dibawa ke atas gunung oleh lapisan penyongsangan yang terbentuk ketika matahari memanaskan gunung, menarik udara dari ketinggian rendah pada siang hari dan turun pada malam hari . Dari menara, dua garisan menarik sampel udara ke dalam bilik kecil di gedung kedua bangunan itu. Hari ini, kedua-dua NOAA dan Scripps menjalankan program mengukur serentak di Mauna Loa, menggunakan sampel udara yang sama, tetapi dengan teknik yang sedikit berbeza (NOAA memulakan program pengawasannya pada tahun 70-an, dan mempunyai stesen di seluruh dunia, dari Mauna Loa hingga Barrow, Alaska ke Kutub Selatan).
Peranti asal yang digunakan oleh Charles Keeling untuk mengukur kepekatan karbon dioksida atmosfera. (Ted Coran) Keeling meninggal dunia pada tahun 2005, tetapi warisannya dapat dirasakan di seluruh pemerhatian, dari plak khusus di luar bangunan asal ke peranti mengukur karbon asal yang disesuaikan dengan Plexiglass di lorong bangunan kedua. Pengaruhnya mungkin paling ketara, bagaimanapun, dalam dedikasi program untuk pengukuran dan penentukuran yang teliti. Sampel jam dibekalkan oleh penentukuran selama 15 minit pada setiap sisi, dan penentukuran selama satu jam dilakukan setiap jam ke-25. Pengukuran yang dihasilkan juga dijalankan melalui program komputer yang membenderakan apa-apa data luar biasa-apa-apa dengan turun naik terlalu banyak, atau nilai yang lebih tinggi daripada jangkaan-untuk kelulusan manual. Semua data yang dikumpulkan juga dibandingkan dengan 15 makmal lain di seluruh dunia, dan program NOAA dan Scripps kerap memeriksa hasil mereka terhadap satu sama lain. Biasanya, perbezaannya sangat kecil untuk tidak praktikal.
"Jika anda melihat plot CO2 di Mauna Loa, perbezaan antara program [Scripps] dan program kami adalah kurang daripada ketebalan garisan pada plot, " kata Pieter Tans, ketua Kumpulan Gas Rumah Kitar Semula Karbon di Bahagian Pemantauan Global Makmal Penyelidikan Sistem Bumi NOAA. "Ia jaminan kualiti sebenar."
Kompleks Observatorium Mauna Loa. (Ted Coran) Tetapi warisan Keeling dari ukuran yang teliti bukanlah satu-satunya sebab yang penyelidik di kedua-dua NOAA dan Scripps pergi ke tahap yang sangat baik untuk memastikan bahawa keputusan mereka tidak dapat dijangkau. Sejak Keeling pertama kali menyampaikan penemuannya kepada Persatuan Filosofikal Amerika pada tahun 1968, kesimpulan bahawa karbon dioksida atmosfera semakin terutama disebabkan oleh tindakan manusia telah menjadi salah satu subjek paling polarisasi dalam politik Amerika. Hampir seperempat orang Amerika percaya bahawa tidak terdapat bukti kukuh bahawa Bumi semakin hangat sejak beberapa dekad yang lalu, sementara hampir 30 peratus rakyat Amerika tidak melihat pemanasan global sebagai masalah yang serius.
Sepanjang tempoh masa yang sama, karbon dioksida telah memasuki atmosfera pada kadar yang sangat tinggi-lebih pantas daripada apa-apa masa lain dalam sejarah yang direkodkan. Pada masa yang sama, planet ini telah menyaksikan pergerakan rekod memecahkan rekod yang menakjubkan, dengan 10 tahun paling panas pada rekod yang berlaku selepas tahun 1998. Baru-baru ini, pengukuran karbon dioksida atmosfer di Mauna Loa melepasi 400 bahagian sejuta, 42 peningkatan peratus daripada tahap praindustri. Memastikan nombor mereka tidak boleh dinafikan bukan sekadar sains yang baik, tetapi juga perlindungan terhadap angin yang mengancam iklim politik yang menggemparkan.
Namun, untuk semua persengketaan politik yang mengelilingi perubahan iklim antropogenik, para penyelidik yang bertanggungjawab mengutip data di Mauna Loa hampir tidak sopan. Kedua-dua anak lelaki Tans dan Ralph Keeling-David Keeling, yang mengambil alih program Scripps selepas kematian bapanya-melihat peranan mereka tidak begitu mempengaruhi dasar, tetapi mengumpulkan data penting.
"Saya masuk ke bidang ini untuk tidak mengubah dasar tetapi untuk mengetahui perkara tentang Bumi, dan saya terus melihat bahawa sebagai motivasi utama saya, " kata Ralph Keeling. "Saya fikir proses mencari tahu apa yang harus dilakukan oleh masyarakat dan bagaimana membuat perubahan masih memerlukan orang seperti saya yang hanya mengumpul fakta." Selebihnya, dia dan Tuan berkata, terpulang kepada pembuat dasar dunia.
Walaupun Keeling muda mungkin percaya dalam menjaga politik daripada sains, itu tidak menghalang sains daripada dipengaruhi oleh politik. Sekurang-kurangnya separuh daripada pembiayaan perkongsian itu - bahagian NOAA-datang dari kerajaan persekutuan, yang telah membuat beberapa kali beberapa kali sejak beberapa tahun kebelakangan ke arah memotong pembiayaan untuk penyelidikan NOAA berkaitan cuaca. Masalah politik, antara lain, adalah apa yang membuat perkongsian dengan Scripps sangat tidak ternilai dengan kesinambungan program, kata Brend.
"Mungkin presiden atau Kongres yang akan datang memutuskan bahawa perubahan iklim adalah satu tipu daya, dan kami akan menghalang program NOAA, " katanya. "Jadi itu juga jaminan terhadap ketidakadilan itu. Kami tidak mahu rekod Mauna Loa dihentikan, jadi penting bahawa tidak satu makmal, tetapi makmal yang berlainan di negara yang berbeza, semuanya melakukan ini. "
Pandangan Mauna Kea dari atas Observatorium Mauna Loa. (Ted Coran) Memastikan pembiayaan yang berterusan untuk bahagian Scripps program itu bukan tanpa kesulitannya juga. Kajian pemerhatian jangka panjang, Keeling menjelaskan, sering merupakan provinsi dari agensi-agensi persekutuan, yang sering mempunyai aliran pendanaan yang lebih banyak untuk projek-projek pada jangka waktu yang lama. Bagi agensi swasta, fokusnya adalah pada penemuan baru-bukan pemantauan berterusan terhadap fenomena yang diketahui.
"Cabarannya adalah bahawa ada harapan, sebagai satu konsep tentang apa yang seharusnya dilakukan oleh sains, bahawa anda harus pergi satu tempat dan membuat penemuan dan kemudian anda harus pergi ke tempat lain dan membuat penemuan lain, " kata Keeling . "Itu masalah yang ayah saya hadapi, dan dengan cara komuniti yang terlibat dalam ini harus terus menjawab. Jawapannya adalah bahawa kita tidak hanya mengkaji perkara yang sama berulang kali-kita melihat Bumi dalam masa perubahan yang luar biasa, dan ia akan menjadi sangat tidak bertanggungjawab dan pelik untuk memadamkan aliran maklumat. "
Jika apa-apa, pemantauan berterusan karbon dioksida atmosfera di Mauna Loa mungkin telah memasuki usaha global pemantauan fasa penting untuk mengekang pencemaran gas rumah hijau. Pada bulan Disember, hampir 200 negara bertemu di Paris dan bersetuju menerima usaha yang bertujuan untuk menjaga dunia di bawah 2 darjah Celsius pemanasan - batas konsensus apabila akibat perubahan iklim akan menjadi benar-benar buruk. Ahli sains alam dan saintis iklim secara umumnya memuji perjanjian itu, tetapi ada satu perkara yang menjadi perhatian: Bagaimana dunia tahu jika negara berpegang pada janji mereka? Bagaimanakah kita boleh memastikan perjanjian itu sebenarnya berfungsi?
Itulah di mana NOAA's Tans berpendapat bahawa program pengukuran karbon boleh berguna-dan di mana dia melihat program itu akan berlaku sekurang-kurangnya sebahagiannya pada masa akan datang.
"Perlu ada cara untuk mengesahkan objektif sejauh mana dasar-dasar ini sebenarnya berjaya. Kami sudah lama berfikir tentang bagaimana kita dapat melakukan ini, bagaimana kita boleh membuat ukuran sedemikian rupa bahawa jika matlamat dasar adalah 20 peratus kurang pelepasan dalam 10 tahun, bolehkah kita mengukur bahawa dari atmosfer? "Tans kata.
Para penyelidik NOAA telah mengamalkan mengukur sumber metana diketahui di seluruh AS untuk cuba mengukur dan mengukur pengurangan dalam pelepasan gas rumah kaca. Kini, mereka menukarkan perhatian mereka terhadap karbon dioksida di bandar-bandar, mencuba kaedah yang dapat menangkap perubahan dalam pelepasan karbon di paras bandar, dan juga menentukan sama ada karbon itu berasal dari sumber semula jadi, atau dari pembakaran bahan api fosil .
Untuk projek yang telah membelanjakan lebih daripada separuh abad yang lalu meramalkan pengaruh berbahaya manusia terhadap iklim, itu adalah prospek yang diharapkan. "Sekiranya perjanjian Paris membuahkan hasil dan membawa kepada pengurangan pelepasan, kita akan mula melihatnya muncul di rekod Mauna Loa, dan itu akan menjadi penemuan baru-kita akan melihat bahawa manusia sedang membongkok lengkung, " Ralph Keeling kata. "Saya bersungguh-sungguh untuk terus menunjukkan bahawa ada tombol kawalan yang boleh kita lakukan."
