Teller sine år i CO2

I 1957 satte Charles David Keeling opp en målestasjon for CO₂ på vulkanen Mauna Loa på Hawaii. Han hadde utviklet en ny målemetode.

At atmosfærens CO₂-innhold påvirker jordens temperatur, viste svenske Svante Arrhenius allerede i 1896. Men Arrhenius befattet seg med tidsskalaer lange som istider. Han så for seg at industriutslipp kunne gjøre jorden varmere, men at århundrer eller tusenår ville gå før endringene var merkbare.

Spørsmålet om menneskets CO₂-bidrag ble ikke glemt, men da Charles D. Keeling begynte å interessere seg for gassen på 1950-tallet, manglet man fremdeles oversikt. Luftens naturlige CO₂-innhold lot til å variere fra sted til sted og over tid, med forstyrrelser som umulig kunne representere hele kloden.

Men hva hvis man målte langt unna folk og sivilisasjon? Som ved det nye værobservatoriet på fjerne Mauna Loa, der luften fløt fritt 3394 meter over havet?

Allerede etter et tiår kunne Charles D. Keeling presentere en graf med en tydelig retning. Luftens CO₂-innhold var på vei oppover.

Den nå snart sytti år lange dataserien, kjent som Keeling-kurven, ble et symbol på klimaendringer. Lenge forble den et uttrykk for en endring man hverken så eller kjente følgene av.

^{CO₂-dataene kjent som Keeling-kurven viser at atmosfærens CO₂-innhold har steget drøyt en tredjedel siden målingene ble igangsatt på slutten av 1950-tallet. Hvor mye CO₂ inneholder atmosfæren nå sammenlignet med da du ble født? Hold pekeren over kurven for å se tallene.}

Rene data

– Trolig hadde jeg allerede som tenåring en idé om hva faren min gjorde, og at det var viktig, sier Ralph Keeling.

Som professor ved Scripps Institution of Oceanography i San Diego har han videreført sin fars måleprogram for CO₂ og opprettet et til, for oksygen. 

Under et gjesteopphold ved Bjerknessenteret i Bergen forteller han om en gang en venn fra college var med ham hjem. Faren hadde spredt arbeidet sitt med CO₂-målinger utover bordet og begynte å forklare.

– Kameraten min snudde seg til meg og sa, wow, det ser ut som virkelig rene data, sier Ralph Keeling. 

– Noe ved kurven griper meg fordi den er så ren. Vanligvis hopper data rundt og flimrer, med mye spredning og støy. Denne serien ser ikke slik ut. Det ser ut som om hvert punkt forteller deg noe ekte. Slik staker den ut klodens kurs på en virkelig mektig måte.

CO₂-kurven stiger fra år til år, nesten hvert år mer enn i det forrige. Det som først viste seg for Charles Keeling da han begynte å måle, var likevel ikke klimaendringene.

Avtrykk av natur og mennesker

Jordens åkre og trær driver kurven opp og ned mellom vinter og sommer. Mens planter vokser, tar de opp CO₂ fra luften – mest om sommeren. Mauna Loa ligger på den nordlige halvkule, der luften påvirkes av vegetasjonen i Nord-Amerika og Eurasia. Derfor domineres utslagene av vekstsesongen i nord, med minst CO₂ når sommeren hos oss er på hell.

– Pusten til den nordlige halvkule viser seg i dataene, sier Ralph Keeling. – Du kan se både menneskenes avtrykk og den naturlige syklusen.

Måledataene går tilbake til mars i 1958, da han var ett år gammel.

– Jeg kan telle årene mine, fortsetter han ivrig. – Svingningene er en klokke. Jeg kan lese av alderen min i antall vrikk på kurven. De har endret seg med tiden slik jeg har endret meg med tiden. 

Heller ikke forskjellen mellom sommer og vinter er helt som for sytti år siden, men bildet domineres av den overordnede stigningen i CO₂. Årstidenes vrikk blir mindre og mindre i forhold til kurvens høyde.

En siste sjanse

Først fra sent i 1980-årene ble det tydelig at klodens klima endret seg. Endringene har fortsatt og vil fortsette. Ralph Keeling sier det gjør ham trist. 

– Man sier farvel til ting folk har vernet om. På et annet nivå er det litt spennende. Vi skal ut på en reise, enten vi liker det eller ei. Men det er en reise som vil gjøre at mange mennesker får det verre.

At Ralph skulle følge faren Charles’ vei, var ikke opplagt. Han ville jobbe med naturvitenskap, men hva slags?

– Det var noe ved vitenskapen om jorden og miljøet som hadde en sterkere kobling til tiden enn andre felt, sier han. – Planeten endret seg, og vi ville aldri få en ny sjanse til å se hvordan den hadde vært hvis vi ikke gikk ut og målte. Det hastet.

Vel vitende om betydningen av farens CO₂-kurve satset han på en annen av luftens gasser: oksygen. Ralph Keeling ble den første som viste at oksygeninnholdet i atmosfæren – i motsetning til CO₂ – går nedover. Årsaken er den samme: at mennesker brenner kull, olje og gass.

^{Oksygeninnholdet i atmosfæren går nedover. Som CO₂ svinger oksygen opp og ned gjennom året, men med motsatt fortegn. Planter produserer mer oksygen om sommeren enn om vinteren, og fordi målingene er utført på den nordlige halvkule, er det mest oksygen når sommersesongen er over i nord. Dataene er fra Mauna Loa og viser avvik i forholdet mellom oksygen og nitrogen i luften, sammenlignet med en referanseverdi. Enheten per. meg. tilsvarer milliondeler.}

Oksygenets betydning

Over bordet hjemme hadde Charles D. Keeling forklart sin sønn at målinger av oksygen ville være nyttige.

Uavhengig av om man brenner unge kvister eller urgammel olje, frigis CO₂. Forskjellen er at fossilt brensel forstyrrer balansen mellom hvor mye som slippes ut og hvor mye naturen tar opp igjen.

Ikke all CO₂ som slippes ut fra piper og eksosrør, blir værende i atmosfæren. Noe forsvinner i sjøen; noe tas opp av planter som vokser. Hvis man vet hvor mye CO₂ man har sluppet ut, og måler hvor mye som er igjen i luften, kan man lett regne ut hvor mye som mangler. 

Men hvor ble den bortkomne CO₂-en av? Med bare CO₂-data kan man ikke vite om restene ligger på havets bunn eller er blitt til furunåler og eikestammer. Legg til oksygen, så kan du skille havets opptak fra plantenes.

Når stoffer brenner, reagerer de med oksygen fra luften, og CO₂ frigis. Teorien om forbrenning går helt tilbake til den franske kjemikeren Antoine Lavioiser i 1778. Mennesker og andre dyr fungerer etter samme prinsipp. Hver gang vi puster, trekker vi inn oksygen som brukes til å forbrenne maten vi har spist. Ut igjen puster vi CO₂.

Plantenes fotosyntese fungerer på mange måter motsatt av forbrenning. Plantene bruker CO₂ fra luften til å bygge opp celler og frigir samtidig oksygen.

Jordens vegetasjon påvirker altså både hvor mye CO₂ og hvor mye oksygen luften inneholder. Havet påvirker luftens CO₂-innhold, men har lite å si for de pågående endringene i oksygen. Når man har målinger av både CO₂ og oksygen og i tillegg vet hvor mye fossilt brensel som forbrennes, kan man skille landplantenes CO₂-opptak fra det som forsvinner i havet.

Gjorde det på sin måte

På den tiden da Ralph Keeling begynte å interesse seg for oksygen, visste man lite om denne gassen i atmosfæren, utover at den utgjorde rundt 21 prosent av vanlig luft. Å måle oksygen var vanskelig.

Noen direkte oppmuntring fra sin far fikk han ikke.

– Han sa, noen andre gjør allerede dette, så hvorfor skulle du gjøre det? Nei, sa jeg, jeg har min egen idé. Jeg vil gjøre det på min måte.

Det skulle gå fem år før instrumentet hans var klart. Å få på plass metoder for å samle inn og håndtere luft, tok nye år. Mye kunne gått galt.

– Kanskje ville jeg kommet bedre ut hvis det hadde gjort det, funderer Ralph Keeling. – Jeg kunne gått videre og gjort noe viktigere. Du låses inne av fremgang fordi folk forventer at du skal fortsette.

Å snu kurven

Ralph Keelings oksygenmåleserie viste altså at oksygenmengden i luften synker fordi vi brenner materiale som har ligget under bakken i millioner av år.

Endringene er altfor små til å hemme pusten vår eller gjøre det vanskeligere å få fyr på et bål. Derimot fungerer utviklingen som en indikator på hva planeten vår gjennomgår.

Vil vi se Keeling-kurven snu? Kan CO₂-nivået begynne å synke og tallene fra Mauna Loa bevise at verden er på riktig vei? Ikke på lang tid, tror Ralph Keeling.

– Hvis vi snur klokken og trapper ned bruken av fossilt brensel like raskt som vi har økt den, vil vi brenne dobbelt så mye som vi allerede har brent – like mye på vei ned som på vei opp. Hva det vil gjøre med planeten?

Han svarer selv. 

–Forferdelige ting. Det utspiller seg sakte. Det du oppfatter, er at noe plutselig er endret, og det kommer ikke tilbake.

Veien fremover

CO₂ har vært målt på Mauna Loa siden 1958. Ralph Keelings oksygendata går tilbake til rundt 1990. Hva mangler vi? Om hundre år, er det noe vi vil sette pris på å ha en hundreårig måleserie av, noe det haster med å sette i gang nå?

– Det finnes ingen Keeling-kurve for plast, sier Ralph Keeling.

Han mener andre miljøfelt kunne dra nytte av den typen vedvarende målinger som er gjort for klimaet. Samtidig peker han på hvor vanskelig det er å måle endringer i levende økosystemer som skog, i havets produktivitet eller nede i jorden, ute av syne for satellitter. 

– Man kan ikke gå ut og gjøre én undersøkelse, og så en ny etter tjue år og få en klar forestilling om hva som foregår, understreker han. – Vi bor på en planet som endrer seg fra tiår til tiår.

For mange kan det være lite fristende å sette i gang med langvarige og langsiktige målinger når det er lettere å få penger til forskning med raske resultater. Men oppdagelsene man kan gjøre i lange måleserier, er ikke mindre betydelige.

– Det er ikke slik at vi måler planeten i en kjedelig tid, sier Ralph Keeling.