約60年前、David Keelingはマウナロアの脇を巻き始めました。 海抜11, 135フィートで、彼は小さな灰色のコンクリートの建物に立ち寄りました。建物から50ヤードほど離れたところにある離れ家を除いて、何マイルもの溶岩の中の人間の生命の唯一の兆候です。 カリフォルニア州の30歳の科学者であるキーリングは、二酸化炭素のサンプリングのユニークな方法を考案することにより、科学界で最初に名前を付けました。北半球全体で比較的均一で、平均で百万分の310部。 今、彼は世界最大の火山の頂上に来て、科学コミュニティが大気中の二酸化炭素を測定する方法を変えることを望んでいる新しいプロジェクトにチェックインしました。
キーリングは、米国気象局の気象研究部門のディレクターであるハリー・ウェクスラーの要請でハワイに行き着きました。 数年前、キーリンはウェクスラーと会うためにワシントンDCに飛んでおり、数時間のうちに、監督に気象局の炭素測定プログラムを完全にオーバーホールするように説得していました。 キーリング氏は、世界が必要としているのは、大気中に出入りする二酸化炭素の量の変動を継続的に測定し、世界中に設置されたいくつかの遠隔地であると主張しました。
キーリングは、ウェクスラーが必ずしも彼を獲得できなかったとしても、彼の願いを叶えました。キーリングは、気象局に参加する代わりに、スクリップス海洋研究所に就任し、サンディエゴの海風のために海軍天文台の窓のないオフィスを通りました。 しかし、キーリングとウェクスラーは専門的な関係を維持し、スクリップスと連邦政府の両方がマウナロアで設定されている測定プログラムに参加できるようにしました。これは数十年にわたって続く官民のパートナーシップです。 1958年3月、二酸化炭素の最初の連続測定が観測所で開始されました。 数か月後の11月、キーリンは初めてこのサイトを訪れました。
プログラムのほんの数か月前でも、マウナロアでの監視はすでに革命的な結果を生み出していました。 11月、キーリングが最初に火山を曲がりくねったトレッキングを行ったとき、測定値は二酸化炭素の濃度がゆっくりと、しかし着実に増加することを示しました。 その後、夏の数か月で、二酸化炭素濃度が低下し、逆のことが起こりました。 パターンは、測定の2年目にほぼ正確に繰り返されました。 キーリングは魅了されました。
「私たちは初めて目撃しました」と彼は自伝に書いた、「自然は夏から植物の成長のために空気からCO 2を抜き取り、その後の冬にそれを返す」。彼らは本質的に北半球の写真を撮った呼吸を引き込み、解放します。冬には森林が裸になると二酸化炭素を吐き出し、毎年夏に葉が戻ってくると吸い込みます。
二酸化炭素の季節的な吸収と放出は、マウナロアでの測定で示された驚くべき現象の1つにすぎません。 次の60年間で、観測所のデータは、大気中のはるかに不吉な何かを明らかにします：化石燃料の燃焼によって引き起こされる大気中の二酸化炭素の急速な増加。
「人類が21世紀まで生き延び、現在人口の増加が避けられないようになっている場合」キーリングは、1969年にアメリカ哲学協会に研究を紹介するスピーチで次のように述べています。 、化石燃料からの大気中のCO2の制御できない増加によってもたらされる気候変動の脅威に直面する可能性もあります。
キーリングビルと呼ばれるマウナロア天文台の元の構造。 （テッド・コーラン） 約40万年前、水中火山が太平洋の表面を破壊しました。 次の数十万年間、火山は周期的な噴出で噴火し続け、海面から13, 680フィート上昇するまで急速に成長しました。 溶岩は山の側面を流れ落ち、最終的に硬化してハワイ島の大部分を形成しました。 島に最初に居住したハワイの人々にとって、この火山はマウナロア、またはロングマウンテンとして知られるようになりました。これは、19, 000立方マイルを含む緩やかな傾斜を示し、世界最大の火山です。 1951年に、マウナロアサミット天文台と呼ばれる小さな気象観測所がサミットで開かれました。これは、米国気象局、パークサービス、米国海軍、および長年巻線を彫り上げた刑務所労働者との同盟の結果です。火山の頂上につながる道路。 4年後、マウナロア天文台は、元の山頂構造から火山の数千フィート下に建設されました。 今日でも、世界で最も重要な観測所の1つです。
キーリングが1968年に最初に訪問して以来、マウナロア天文台はほとんど変わっていません。1997年に2番目の建物が元の構造に加わり、施設には屋内配管があります。 他のプロジェクトは現在、天文台で研究時間を競い合っています。 世界中の機関が率いる70を超えるプロジェクトが、エアロゾルから太陽放射まで、約250の大気成分を測定しています。 しかし、依然として注目を集めているのは、観測所の継続的な炭素測定であり、これは世界で最も長く続いています。 今日、これらの測定値に基づくグラフは、別名別名キーリングカーブで知られています。キーリングカーブは、アメリカ化学会の前会長であるトーマスJバートンが「現代科学の象徴」と呼んでいます。
展望台での炭素測定値は、130フィートの塔の最上部で採取された空気のサンプルから引き出されます。塔は、1階建ての建物よりも背の高い環境の中で目立たない場所にあります。 太陽は山を暖めるときに形成される反転層によって山に運ばれることがあり、日中は低高度から空気を吸い込み、夜間は空気を吸い込むことがあります。 。 塔から、2本の線が観測所の2番目の建物の小さな部屋に空気サンプルを引き込みます。 今日、NOAAとScrippsは、同じ空気サンプルを使用してマウナロアで同時測定プログラムを実行しますが、わずかに異なる手法を使用しています（NOAAは70年代に監視プログラムを開始し、マウナロアからバローまで、世界中にステーションを設置し、アラスカから南極へ）。
チャールズキーリングが二酸化炭素の大気濃度を測定するために使用した元のデバイス。 （テッド・コーラン） キーリングは2005年に亡くなりましたが、彼の遺産は、元の建物の外側にある専用のプラークから、2番目の建物の廊下にあるプレキシグラスに取り付けられた元の炭素測定装置まで、展望台全体で明白です。 ただし、彼の影響はおそらく、プログラムの注意深い測定とキャリブレーションへの献身に最も顕著です。 1時間ごとのサンプルは、両側で15分間のキャリブレーションで囲まれ、25時間ごとに1時間のキャリブレーションが行われます。 また、結果の測定値は、異常なデータ（変動が大きすぎる、または予想よりも高い値）にフラグを付けるコンピュータープログラムを介して実行され、手動で承認されます。 収集されたすべてのデータは、世界中の他の15のラボとも比較され、NOAAとScrippsのプログラムは定期的に互いの結果を調べます。 通常、その差はごくわずかであるため、実際には存在しません。
「マウナロアでのCO2のプロットを見ると、[スクリップス]プログラムと私たちのプログラムの違いは、プロット上の線の太さよりも小さいです」と、炭素循環温室効果ガスグループの責任者であるPieter Tansは言います。 NOAAの地球システム研究所のグローバルモニタリング部門。 「それは本当の品質保証です。」
マウナロア天文台複合施設。 （テッド・コーラン） しかし、キーリングの綿密な測定の遺産だけが、NOAAとScrippsの両方の研究者がその結果を確実に実行できるように尽力している唯一の理由ではありません。 キーリングが1968年にアメリカ哲学協会に最初に彼の調査結果を発表して以来、大気中の二酸化炭素はますます主に人類の行動によるものであるという結論は、アメリカの政治で最も分極化した主題の1つになりました。 アメリカ人のほぼ4分の1は、過去数十年で地球が温暖化したという確固たる証拠はないと考えていますが、アメリカ人のほぼ30％は地球温暖化を深刻な問題とは考えていません。
同じ期間に、二酸化炭素は驚くほど高い速度で大気中に侵入してきました。これは、記録された過去のどの時間よりも速い速度です。 同時に、惑星は記録破りの温度ストレッチの見事な走りを見ました。記録上で最も暖かい10年が1998年以降に起こっています。最近、マウナロアでの大気中の二酸化炭素の測定は、400産業革命前のレベルからのパーセント増加。 彼らの数が否定できないことを確認することは、単に良い科学であるだけでなく、激しい政治情勢の脅迫的な風からの保護でもあります。
それでも、人為的気候変動を取り巻くすべての政治的争いに対して、マウナロアでのデータ収集を担当する研究者はほとんど冷静に非政治的です。 TansとRalph Keelingの両方-父親の死後、プログラムのScripps部分を引き継いだDavid David Keelingの息子は、ポリシーに影響を与えるのではなく、重要なデータを収集する役割を確認します。
「この分野に参入したのは、政策を変えるのではなく、地球に関するものを発見するためであり、それを私の主な動機と考え続けています」とラルフ・キーリングは言います。 「私は、社会が何をすべきか、どのように変化を起こすべきかを理解するプロセスには、単に事実を集めている私のような人々が必要だと思います。」彼とタンスは、世界の政策立案者次第だと言います。
若いキーリングは政治を科学から締め出すことを信じているかもしれないが、それは科学が政治によって影響されるのを止めない。 パートナーシップの資金の少なくとも半分-NOAAパート-は連邦政府からのものであり、過去数年間に数回、天候に関係のないNOAA研究の資金を削減することを目指してきました。 とりわけ政治的な気まぐれは、スクリップスとのパートナーシップをプログラムの継続性にとって非常に貴重なものにしているとタンスは説明します。
「将来の大統領または議会が、気候変動はデマであると決定する可能性があり、NOAAのプログラムを削減する予定です」と彼は言います。 「それはまた、そのような気まぐれに対する保証でもあります。 マウナロアの記録を廃止したくないので、1つのラボではなく、さまざまな国の異なるラボがすべてこれを行っていることが重要です。」
マウナロア天文台の頂上からのマウナケアの眺め。 （テッド・コーラン） プログラムのスクリップス部分に一定の資金を確保することには、落とし穴もあります。 キーリング氏によると、長期的な観察研究は、多くの場合、連邦政府機関の出所であり、多くの場合、延長されたタイムラインのプロジェクトに対してより予測可能な資金の流れがあります。 民間機関では、多くの場合、既知の現象の継続的な監視ではなく、新しい発見に重点が置かれます。
「課題は、科学企業が想定していることの概念として、ある場所に行って発見を行い、次に別の場所に行って別の発見をするという期待があることです」とキーリングは言います。 。 「それは私の父が直面した問題であり、ある意味でこれに携わっているコミュニティは答え続けなければなりません。 答えは、同じことを何度も何度も研究しているのではなく、異常な変化の時代に地球を見ているということです。情報の流れを止めるだけでは非常に無責任で奇妙です。」
どちらかといえば、マウナロアでの大気中の二酸化炭素の絶え間ない監視は、温室効果ガス汚染を抑制するための世界的な努力を監視する重要な新しい段階に入ったかもしれません。 12月、約200か国がパリで会合を開き、世界を温暖化の2度以下に保つことを目指した取り組みを採用することで合意しました。気候変動の結果が本当にひどく悪くなるコンセンサスの限界です。 環境保護論者と気候科学者は一般的にこの合意を称賛しましたが、懸念される主な点が1つありました。各国は、約束に固執しているかどうかをどのように知るのでしょうか。 契約が実際に機能していることをどのようにして確認できますか？
NOAAのTansは、炭素測定プログラムが有用であると考えている場所であり、少なくとも一部は将来的にプログラムが進行していると考えています。
「これらのポリシーが実際にどの程度成功しているかを客観的に検証する何らかの方法が必要です。 私たちは、これをどのように行うことができるのか、10年で排出量を20％削減するという政策目標であれば、大気から実際に測定できるように測定する方法について長い間考えてきました。」言う。
NOAAの研究者は、温室効果ガスの排出量の削減を測定および定量化するために、米国中の既知のメタン源の測定を実践しています。 現在、彼らは都市の二酸化炭素に注意を向けており、都市レベルで二酸化炭素排出量の変化を捉えることができる方法を考案しようとしており、その炭素が天然源から来ているのか、化石燃料の燃焼から来ているのかを特定することさえ試みています。
前世紀の半分以上が気候に対する人類の危険な影響をプロットするプロジェクトにとって、それは有望な見通しです。 「パリ協定が実を結び、排出量の削減につながる場合、マウナロアの記録にそれが現れ始め、それが新たな発見となるでしょう。人間が曲線を曲げていることがわかります」とラルフ・キーリング言う。 「私たちが行使できるコントロールノブがあることを示し続けたいと思っています。」
