Sekitar 60 tahun yang lalu, David Keeling mulai melaju ke sisi Mauna Loa. Pada ketinggian 11.135 kaki di atas permukaan laut, ia berhenti di sebuah bangunan beton abu-abu yang kecil — satu-satunya tanda kehidupan manusia bermil-mil batu lava, selain dari kakus sekitar 50 meter dari bangunan itu. Keeling, seorang ilmuwan berusia 30 tahun dari California, pada awalnya membuat nama untuk dirinya sendiri dalam komunitas sains dengan merancang metode unik pengambilan sampel karbon dioksida, yang telah mengungkapkan beberapa pola yang menarik — yaitu, bahwa konsentrasi atmosfer karbon dioksida adalah relatif seragam di seluruh belahan bumi utara, rata-rata sekitar 310 bagian per juta. Sekarang, dia datang ke puncak gunung berapi terbesar di dunia untuk memeriksa proyek baru yang dia harap akan mengubah cara komunitas ilmiah mengukur karbon dioksida atmosfer.
Keeling berakhir di Hawaii atas perintah Harry Wexler, direktur Divisi Penelitian Meteorologi Biro Cuaca AS. Beberapa tahun sebelumnya, Keeling telah terbang ke Washington, DC untuk bertemu dengan Wexler dan, dalam rentang beberapa jam, telah meyakinkan direktur untuk merombak sepenuhnya program pengukuran karbon Biro Cuaca. Apa yang dibutuhkan dunia, kata Keeling, adalah beberapa situs terpencil yang didirikan di seluruh dunia, yang secara terus-menerus mengukur fluktuasi jumlah karbon dioksida yang masuk, atau meninggalkan, atmosfer.
Keeling mendapatkan keinginannya, bahkan jika Wexler tidak memperolehnya: Alih-alih bergabung dengan Biro Cuaca, Keeling mengambil posisi di Scripps Institution of Oceanography, melewati kantor tanpa jendela di Observatorium Angkatan Laut untuk angin laut San Diego. Namun Keeling dan Wexler mempertahankan hubungan profesional, memungkinkan Scripps dan pemerintah federal untuk ikut serta dalam program pengukuran yang didirikan di Mauna Loa — kemitraan publik dan swasta yang akan berlanjut selama beberapa dekade. Pada bulan Maret 1958, pengukuran karbon dioksida terus menerus pertama dimulai di observatorium; berbulan-bulan kemudian, pada bulan November, Keeling mengunjungi situs tersebut untuk pertama kalinya.
Bahkan hanya beberapa bulan setelah program, pemantauan di Mauna Loa sudah menghasilkan hasil yang revolusioner. Pada bulan November, ketika Keeling pertama kali melakukan perjalanan berliku menaiki gunung berapi, pengukuran menunjukkan konsentrasi karbon dioksida meningkat — perlahan, tetapi terus menerus. Kemudian, pada bulan-bulan musim panas, yang terjadi adalah sebaliknya, dengan konsentrasi karbon dioksida menurun. Pola itu terulang dengan sendirinya, hampir persis, selama tahun kedua pengukuran. Keeling terpesona.
"Kami menyaksikan untuk pertama kalinya, " ia menulis dalam otobiografinya, "alam menarik CO2 dari udara untuk pertumbuhan tanaman selama musim panas dan mengembalikannya setiap musim dingin berikutnya." Mereka, pada dasarnya, telah menangkap gambar belahan bumi utara. menggambar dan melepaskan napas — menghembuskan karbon dioksida ketika hutan berubah menjadi gundul selama musim dingin, dan menghirup ketika daun kembali setiap musim panas.
Penyerapan musiman dan pelepasan karbon dioksida akan berubah menjadi hanya satu dari fenomena menakjubkan yang diilustrasikan oleh pengukuran di Mauna Loa. Selama 60 tahun ke depan, data observatorium akan mengungkapkan sesuatu yang jauh lebih menyeramkan di atmosfer: peningkatan cepat karbon dioksida di atmosfer, yang disebabkan oleh pembakaran bahan bakar fosil.
"Jika umat manusia bertahan hingga abad ke-21 dengan peningkatan populasi besar yang sekarang tampaknya tak terhindarkan, " kata Keeling saat berpidato mempresentasikan penelitiannya ke American Philosophical Society pada tahun 1969, "orang-orang yang hidup saat itu, bersama dengan masalah mereka yang lain, mungkin juga menghadapi ancaman perubahan iklim yang disebabkan oleh peningkatan CO2 atmosfer yang tidak terkendali dari bahan bakar fosil. "
Struktur asli Observatorium Mauna Loa, dijuluki Gedung Keeling. (Ted Coran) Sekitar 400.000 tahun yang lalu, gunung berapi bawah laut menembus permukaan Samudra Pasifik. Selama beberapa ratus ribu tahun berikutnya, gunung berapi terus meletus dalam siklus siklus, tumbuh dengan cepat sampai naik sekitar 13.680 kaki di atas laut. Lava mengalir di sisi gunung, akhirnya mengeras untuk membentuk sebagian besar Pulau Besar Hawaii. Bagi penduduk asli Hawaii yang pertama kali menghuni pulau itu, gunung berapi itu dikenal sebagai Mauna Loa, atau Long Mountain — indikasi dari lereng bertahap yang mencakup sekitar 19.000 mil kubik, menjadikannya gunung berapi terbesar di dunia. Pada tahun 1951, sebuah observatorium cuaca kecil - dijuluki Observatorium KTT Mauna Loa - dibuka di KTT, hasil dari aliansi antara Biro Cuaca AS, Dinas Taman, Angkatan Laut AS, dan buruh penjara, yang menghabiskan bertahun-tahun mengukir belitan jalan yang akan mengarah ke puncak gunung berapi. Empat tahun kemudian, Observatorium Mauna Loa dibangun beberapa ribu kaki di bawah gunung berapi dari struktur puncak aslinya; hari ini, ia tetap menjadi salah satu stasiun pengamatan paling penting di dunia.
Observatorium Mauna Loa telah berubah sedikit sejak Keeling melakukan kunjungan pertamanya pada tahun 1968. Sebuah bangunan kedua bergabung dengan struktur aslinya pada tahun 1997, dan fasilitas tersebut memiliki pipa saluran air di dalam ruangan, membuat kakus sebagian besar sudah usang, setidaknya untuk pengunjung. Proyek lain sekarang bersaing untuk waktu penelitian di observatorium; lebih dari 70 proyek, yang dipelopori oleh lembaga-lembaga di seluruh dunia, mengukur sekitar 250 konstituen atmosfer, dari aerosol hingga radiasi matahari. Namun pengukuran karbon terus menerus yang terus menerus di observatorium itu — yang berjalan paling lama di dunia — yang paling menarik perhatian. Saat ini, grafik berdasarkan pengukuran tersebut sebagian besar dikenal dengan nama lain: Kurva Keeling, yang Thomas J. Barton, mantan presiden American Chemical Society, disebut "ikon ilmu pengetahuan modern."
Pengukuran karbon di observatorium diambil dari sampel udara yang diambil di bagian atas menara setinggi 130 kaki, sebuah struktur yang jelas-jelas tidak pada tempatnya di lingkungan yang tandus dari apa pun yang lebih tinggi dari bangunan berlantai satu. Seratus tiga puluh kaki ke atas, udara sebagian besar bebas dari polusi lokal yang kadang-kadang dapat dibawa ke atas gunung oleh lapisan inversi yang terbentuk ketika matahari menghangatkan gunung, menarik udara dari ketinggian yang lebih rendah di siang hari dan turun di malam hari . Dari menara, dua garis menarik sampel udara ke sebuah ruangan kecil di gedung kedua observatorium. Hari ini, baik NOAA dan Scripps menjalankan program pengukuran bersamaan di Mauna Loa, menggunakan sampel udara yang sama, tetapi dengan teknik yang sedikit berbeda (NOAA memulai program pemantauannya di tahun 70-an, dan memiliki stasiun yang didirikan di seluruh dunia, dari Mauna Loa hingga Barrow, Alaska ke Kutub Selatan).
Perangkat asli yang digunakan oleh Charles Keeling untuk mengukur konsentrasi karbon dioksida di atmosfer. (Ted Coran) Keeling meninggal pada tahun 2005, tetapi warisannya dapat diraba di seluruh observatorium, mulai dari plakat khusus di bagian luar bangunan asli hingga perangkat pengukur karbon asli yang dipasang di Plexiglass di lorong gedung kedua. Namun pengaruhnya mungkin paling menonjol dalam dedikasi program untuk pengukuran dan kalibrasi yang cermat. Sampel setiap jam dikurung oleh 15 menit kalibrasi di setiap sisi, dan kalibrasi satu jam dilakukan setiap jam ke-25. Pengukuran yang dihasilkan juga dijalankan melalui program komputer yang menandai setiap data pencilan — apa pun dengan fluktuasi terlalu banyak, atau nilai yang lebih tinggi dari yang diperkirakan - untuk persetujuan manual. Semua data yang dikumpulkan juga dibandingkan dengan 15 laboratorium lain di seluruh dunia, dan program NOAA dan Scripps secara teratur memeriksa hasil mereka satu sama lain. Biasanya, perbedaannya sangat kecil sehingga praktis tidak ada.
"Jika Anda melihat plot CO2 di Mauna Loa, perbedaan antara program [Scripps] dan program kami kurang dari ketebalan garis pada plot, " kata Pieter Tans, kepala Kelompok Gas Rumah Kaca Siklus Karbon di Divisi Pemantauan Global dari Laboratorium Penelitian Sistem Bumi NOAA. "Ini jaminan kualitas nyata."
Kompleks Observatorium Mauna Loa. (Ted Coran) Tetapi warisan Keeling dari pengukuran yang teliti bukan satu-satunya alasan bahwa para peneliti di NOAA dan Scripps berusaha keras untuk memastikan bahwa hasil mereka tidak dapat disentuh. Sejak Keeling pertama kali mempresentasikan temuannya kepada American Philosophical Society pada tahun 1968, kesimpulan bahwa karbon dioksida di atmosfer semakin meningkat terutama karena tindakan manusia telah menjadi salah satu subjek yang paling terpolarisasi dalam politik Amerika. Hampir seperempat orang Amerika percaya bahwa tidak ada bukti kuat bahwa Bumi telah menjadi lebih hangat selama beberapa dekade terakhir, sementara hampir 30 persen orang Amerika tidak melihat pemanasan global sebagai masalah serius.
Selama periode waktu yang sama, karbon dioksida telah masuk ke atmosfer pada tingkat yang sangat mengkhawatirkan — lebih cepat daripada waktu lainnya dalam sejarah yang tercatat. Pada saat yang sama, planet ini telah menyaksikan serangkaian pemecah rekor suhu yang menakjubkan, dengan 10 tahun terhangat yang pernah terjadi setelah 1998. Baru-baru ini, pengukuran karbon dioksida atmosfer di Mauna Loa melewati 400 bagian per juta, 42 peningkatan persen dari tingkat pra-industri. Memastikan jumlah mereka tidak dapat disangkal bukan hanya ilmu yang baik, tetapi juga perlindungan terhadap angin yang mengancam iklim politik yang menggelora.
Namun, untuk semua perselisihan politik yang mengelilingi perubahan iklim antropogenik, para peneliti yang bertugas mengumpulkan data di Mauna Loa hampir secara apolitis dingin. Baik Tans maupun Ralph Keeling — putra David Keeling, yang mengambil alih bagian Scripps dari program tersebut setelah kematian ayahnya — melihat peran mereka tidak terlalu mempengaruhi kebijakan, tetapi mengumpulkan data penting.
“Saya masuk ke bidang ini bukan untuk mengubah kebijakan tetapi untuk menemukan hal-hal tentang Bumi, dan saya terus melihat itu sebagai motivasi utama saya, ” kata Ralph Keeling. “Saya pikir proses mencari tahu apa yang harus dilakukan masyarakat dan bagaimana melakukan perubahan masih membutuhkan orang-orang seperti saya yang sekadar mengumpulkan fakta.” Sisanya, katanya dan Tans, bergantung pada para pembuat kebijakan di dunia.
Sementara Keeling yang lebih muda mungkin percaya menjaga politik dari sains, itu tidak menghentikan sains dari yang dipengaruhi oleh politik. Setidaknya setengah dari dana kemitraan - bagian NOAA - berasal dari pemerintah federal, yang telah membuat beberapa kali tawaran selama beberapa tahun terakhir menuju pemotongan dana untuk penelitian NOAA terkait non-cuaca. Tingkah laku politik itu, antara lain, adalah apa yang membuat kemitraan dengan Scripps sangat berharga bagi kelangsungan program, Tans menjelaskan.
"Mungkin saja presiden atau Kongres masa depan memutuskan bahwa perubahan iklim adalah tipuan, dan kita akan membatasi program NOAA, " katanya. “Jadi itu juga jaminan terhadap keanehan seperti itu. Kami tidak ingin catatan Mauna Loa dihentikan, jadi penting bahwa tidak satu lab, tetapi lab berbeda di negara yang berbeda, semuanya melakukan ini. ”
Pemandangan Mauna Kea dari atas Observatorium Mauna Loa. (Ted Coran) Memastikan pendanaan konstan untuk bagian Scripps dari program ini bukan tanpa jebakan juga. Studi observasi jangka panjang, Keeling menjelaskan, seringkali merupakan sumber dari agen-agen federal, yang seringkali memiliki aliran pendanaan yang lebih dapat diprediksi untuk proyek-proyek dalam jangka waktu yang panjang. Bagi lembaga swasta, fokusnya sering pada penemuan baru — bukan pemantauan terus-menerus atas fenomena yang diketahui.
"Tantangannya adalah bahwa ada harapan, sebagai konsep tentang apa yang seharusnya dilakukan perusahaan sains, bahwa Anda harus pergi ke satu tempat dan membuat penemuan dan kemudian Anda harus pergi ke tempat lain dan membuat penemuan lain, " kata Keeling . “Itu adalah masalah yang dihadapi ayah saya, dan dengan cara masyarakat yang terlibat dalam hal ini harus terus menjawab. Jawabannya adalah kita tidak hanya mempelajari hal yang sama berulang-ulang - kita melihat Bumi pada masa perubahan yang luar biasa, dan akan sangat tidak bertanggung jawab dan aneh jika hanya mematikan aliran informasi. "
Jika ada, pemantauan konstan karbon dioksida atmosfer di Mauna Loa mungkin telah memasuki fase baru yang penting - pemantauan upaya global untuk mengurangi polusi gas rumah kaca. Pada bulan Desember, hampir 200 negara bertemu di Paris dan setuju untuk mengadopsi upaya yang bertujuan menjaga dunia agar tetap di bawah 2 derajat Celcius pemanasan — batas konsensus ketika konsekuensi perubahan iklim akan menjadi sangat, sangat buruk. Para ahli lingkungan dan ilmuwan iklim pada umumnya memuji perjanjian itu, tetapi ada satu poin utama yang menjadi perhatian: Bagaimana dunia tahu jika negara-negara berpegang teguh pada janji-janji mereka? Bagaimana kita bisa yakin bahwa perjanjian itu benar-benar berhasil?
Di situlah Tans NOAA berpikir bahwa program pengukuran karbon dapat berguna — dan di mana ia melihat program berjalan, setidaknya sebagian, di masa depan.
“Perlu ada beberapa cara untuk memverifikasi secara objektif sejauh mana kebijakan ini benar-benar berhasil. Kami sudah lama berpikir tentang bagaimana kami bisa melakukan ini, bagaimana kami bisa melakukan pengukuran sedemikian rupa sehingga jika tujuan kebijakan adalah 20 persen lebih sedikit emisi dalam 10 tahun, dapatkah kita benar-benar mengukurnya dari atmosfer? ” kata.
Para peneliti NOAA telah berlatih mengukur sumber-sumber metana yang diketahui di seluruh AS untuk mencoba mengukur dan mengukur pengurangan emisi gas rumah kaca. Sekarang, mereka mengalihkan perhatian mereka ke karbon dioksida di kota-kota, mencoba merancang metode yang dapat menangkap perubahan emisi karbon di tingkat kota, dan bahkan menunjukkan apakah karbon itu berasal dari sumber alam, atau dari pembakaran bahan bakar fosil. .
Untuk sebuah proyek yang telah menghabiskan lebih dari setengah abad terakhir merencanakan pengaruh berbahaya umat manusia terhadap iklim, itu adalah prospek yang penuh harapan. "Jika perjanjian Paris menghasilkan buah dan mengarah pada pengurangan emisi, kita akan mulai melihat hal itu muncul dalam catatan Mauna Loa, dan itu akan menjadi penemuan baru — kita akan melihat bahwa manusia menekuk kurva, " Ralph Keeling kata. "Aku ingin membuatnya menunjukkan bahwa ada tombol kontrol yang bisa kita gunakan."
