Hace unos 60 años, David Keeling comenzó a subir por el costado de Mauna Loa. A 11, 135 pies sobre el nivel del mar, se detuvo en un pequeño edificio de concreto gris, la única señal de vida humana entre kilómetros y kilómetros de roca de lava, aparte de una letrina a unos 50 metros del edificio. Keeling, un científico de California de 30 años, inicialmente se había hecho un nombre en la comunidad científica al diseñar un método único de muestreo de dióxido de carbono, que había revelado algunos patrones intrigantes, a saber, que la concentración atmosférica de dióxido de carbono era relativamente uniforme en todo el hemisferio norte, con un promedio de 310 partes por millón. Ahora, llegó a la cima del volcán más grande del mundo para verificar un nuevo proyecto que esperaba que cambiara la forma en que la comunidad científica midió el dióxido de carbono atmosférico.
Keeling había terminado en Hawai a instancias de Harry Wexler, director de la División de Investigación Meteorológica de la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos. Unos años antes, Keeling había volado a Washington, DC para reunirse con Wexler y, en el lapso de unas pocas horas, había convencido al director de revisar por completo el programa de medición de carbono de la Oficina Meteorológica. Keeling argumentó que lo que el mundo necesitaba era unos pocos sitios remotos instalados en todo el mundo, que midieran continuamente las fluctuaciones en la cantidad de dióxido de carbono que entraba o salía de la atmósfera.
Keeling obtuvo su deseo, incluso si Wexler no necesariamente obtuvo el suyo: en lugar de unirse a la Oficina Meteorológica, Keeling tomó una posición en la Institución Scripps de Oceanografía, pasando por una oficina sin ventanas en el Observatorio Naval para la brisa del mar de San Diego. Pero Keeling y Wexler mantuvieron una relación profesional, permitiendo que tanto Scripps como el gobierno federal intervengan en el programa de medición que se está estableciendo en Mauna Loa, una asociación pública y privada que continuaría durante décadas. En marzo de 1958, las primeras mediciones continuas de dióxido de carbono comenzaron en el observatorio; meses después, en noviembre, Keeling visitó el sitio por primera vez.
Incluso a solo unos meses de iniciado el programa, el monitoreo en Mauna Loa ya estaba produciendo resultados revolucionarios. En noviembre, cuando Keeling realizó el ascenso sinuoso por el volcán, las mediciones mostraron que la concentración de dióxido de carbono aumentaba lenta pero constantemente. Luego, en los meses de verano, sucedió lo contrario, con la disminución de las concentraciones de dióxido de carbono. El patrón se repitió, casi exactamente, durante el segundo año de mediciones. Keeling estaba fascinado.
"Estábamos presenciando por primera vez", escribió en su autobiografía, "la naturaleza extrae CO2 del aire para el crecimiento de las plantas durante el verano y lo devuelve cada invierno siguiente". En esencia, habían capturado una imagen del hemisferio norte dibujando y liberando aliento: exhalando dióxido de carbono cuando los bosques se volvieron desnudos durante el invierno e inhalando cuando las hojas regresaban cada verano.
La absorción y liberación estacional de dióxido de carbono resultaría ser solo uno de los fenómenos sorprendentes ilustrados por las mediciones en Mauna Loa. Durante los próximos 60 años, los datos del observatorio revelarían algo mucho más siniestro en la atmósfera: un rápido aumento de dióxido de carbono en la atmósfera, causado por la quema de combustibles fósiles.
"Si la raza humana sobrevive hasta el siglo XXI con el gran aumento de población que ahora parece inevitable", dijo Keeling durante un discurso que presenta su investigación a la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1969, "las personas que viven en ese momento, junto con sus otros problemas, también puede enfrentar la amenaza del cambio climático provocado por un aumento incontrolado en el CO2 atmosférico de los combustibles fósiles ".
La estructura original del Observatorio Mauna Loa, denominado Edificio Keeling. (Ted Coran) Hace unos 400, 000 años, un volcán submarino rompió la superficie del Océano Pacífico. Durante los siguientes cientos de miles de años, el volcán continuó en erupción en brotes cíclicos, creciendo rápidamente hasta que se elevó a unos 13, 680 pies sobre el mar. La lava fluyó por las laderas de la montaña, eventualmente endureciéndose para formar la mayoría de la Isla Grande de Hawai. Para los hawaianos nativos que primero poblaron la isla, el volcán se hizo conocido como Mauna Loa, o Long Mountain, indicativo de sus pendientes graduales que abarcan unas 19, 000 millas cúbicas, lo que lo convierte en el volcán más grande del mundo. En 1951, un pequeño observatorio meteorológico, denominado el Observatorio de la Cumbre de Mauna Loa, se abrió en la cumbre, como resultado de una alianza entre la Oficina Meteorológica de los EE. UU., El Servicio de Parques, la Marina de los EE. UU. camino que llevaría a la cima del volcán. Cuatro años más tarde, el Observatorio Mauna Loa fue construido a unos miles de pies por el volcán desde la estructura original de la cumbre; hoy, sigue siendo una de las estaciones de observación más importantes del mundo.
El Observatorio de Mauna Loa ha cambiado poco desde que Keeling hizo su primera visita en 1968. Un segundo edificio se unió a la estructura original en 1997, y la instalación cuenta con tuberías internas, lo que hace que la dependencia sea casi obsoleta, al menos para los visitantes. Otros proyectos ahora compiten por el tiempo de investigación en el observatorio; Más de 70 proyectos, encabezados por instituciones de todo el mundo, miden unos 250 componentes atmosféricos, desde aerosoles hasta radiación solar. Pero siguen siendo las mediciones continuas de carbono del observatorio, la más larga del mundo, lo que más llama la atención. Hoy, el gráfico basado en esas mediciones se conoce en gran medida con otro nombre: la curva de Keeling, que Thomas J. Barton, ex presidente de la American Chemical Society, llamó "un icono de la ciencia moderna".
Las mediciones de carbono en el observatorio se extraen de muestras de aire tomadas en la parte superior de una torre de 130 pies, una estructura notablemente fuera de lugar en un entorno estéril de algo más alto que un edificio de un solo piso. Ciento treinta pies arriba, el aire está en gran parte libre de contaminación local que a veces puede ser llevada a la montaña por una capa de inversión que se forma cuando el sol calienta la montaña, levantando el aire desde altitudes más bajas durante el día y hacia abajo durante la noche. . Desde la torre, dos líneas dibujan muestras de aire en una pequeña habitación en el segundo edificio del observatorio. Hoy, tanto NOAA como Scripps ejecutan programas de medición concurrentes en Mauna Loa, utilizando las mismas muestras de aire, pero con técnicas ligeramente diferentes (NOAA comenzó su programa de monitoreo en los años 70, y tiene estaciones instaladas en todo el mundo, desde Mauna Loa hasta Barrow, Alaska al Polo Sur).
El dispositivo original utilizado por Charles Keeling para medir las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono. (Ted Coran) Keeling murió en 2005, pero su legado es palpable en todo el observatorio, desde la placa dedicada en el exterior del edificio original hasta el dispositivo de medición de carbono original instalado en plexiglás en el pasillo del segundo edificio. Su influencia es quizás más notable, sin embargo, en la dedicación del programa a una cuidadosa medición y calibración. Las muestras por hora se colocan entre corchetes por 15 minutos de calibración en cada lado, y se realiza una calibración de una hora cada 25 horas. Las mediciones resultantes también se ejecutan a través de un programa de computadora que marca cualquier dato atípico (cualquier cosa con demasiada fluctuación o un valor superior al esperado) para su aprobación manual. Todos los datos recopilados también se comparan con otros 15 laboratorios de todo el mundo, y los programas NOAA y Scripps examinan regularmente sus resultados entre sí. Por lo general, la diferencia es tan insignificante que prácticamente no existe.
"Si nos fijamos en la trama de CO2 en Mauna Loa, la diferencia entre [el programa Scripps] y nuestro programa es menor que el grosor de la línea en la trama", dice Pieter Tans, jefe del Grupo de Gases de Efecto Invernadero del Ciclo de Carbono en División de Monitoreo Global del Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre de NOAA. "Es una garantía de calidad real".
El complejo del Observatorio Mauna Loa. (Ted Coran) Pero el legado de Keeling de mediciones meticulosas no es la única razón por la que los investigadores de NOAA y Scripps hacen todo lo posible para garantizar que sus resultados sean impecables. Desde que Keeling presentó sus hallazgos a la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1968, la conclusión de que el dióxido de carbono atmosférico se debe cada vez más a las acciones de la humanidad se ha convertido en uno de los temas más polarizadores en la política estadounidense. Casi una cuarta parte de los estadounidenses cree que no hay evidencia sólida de que la Tierra se haya vuelto más cálida en las últimas décadas, mientras que casi el 30 por ciento de los estadounidenses no ve el calentamiento global como un problema grave.
Durante el mismo período de tiempo, el dióxido de carbono ha estado ingresando a la atmósfera a una velocidad alarmantemente alta, más rápido que en cualquier otro momento en la historia registrada. Al mismo tiempo, el planeta ha visto una impresionante serie de tramos de temperatura récord, con 10 de los años más cálidos registrados después de 1998. Recientemente, la medición del dióxido de carbono atmosférico en Mauna Loa superó las 400 partes por millón, 42 aumento porcentual de los niveles preindustriales. Asegurarse de que sus números sean innegables no es solo una buena ciencia, sino también una protección contra los vientos amenazantes de un clima político tempestuoso.
Aún así, a pesar de todas las luchas políticas que rodean el cambio climático antropogénico, los investigadores a cargo de recopilar los datos en Mauna Loa son casi fríamente apolíticos. Tanto Tans como Ralph Keeling, el hijo de David Keeling, que se hizo cargo de la parte del programa Scripps después de la muerte de su padre, ven su papel no tanto como influir en la política, sino en recopilar datos importantes.
"Entré en este campo no para cambiar la política, sino para descubrir cosas sobre la Tierra, y sigo viendo eso como mi principal motivación", dice Ralph Keeling. "Creo que el proceso de averiguar qué debe hacer la sociedad y cómo hacer cambios todavía requiere personas como yo que simplemente están reuniendo datos". El resto, dicen él y Tans, depende de los responsables políticos del mundo.
Si bien el joven Keeling puede creer en mantener la política fuera de la ciencia, eso no impide que la ciencia se vea afectada por la política. Al menos la mitad de los fondos de la asociación, la parte de NOAA, proviene del gobierno federal, que ha hecho gestiones varias veces en los últimos años para reducir los fondos para la investigación de NOAA no relacionada con el clima. Esos caprichos políticos, entre otras cosas, son los que hacen que la asociación con Scripps sea tan valiosa para la continuidad del programa, explica Tans.
"Es posible que un futuro presidente o Congreso decida que el cambio climático es un engaño, y vamos a reducir el programa de NOAA", dice. “Entonces también es una garantía contra tales caprichos. No queremos que se suspenda el registro de Mauna Loa, por lo que es importante que no un laboratorio, sino laboratorios diferentes en diferentes países, estén haciendo esto ”.
Una vista de Mauna Kea desde lo alto del Observatorio Mauna Loa. (Ted Coran) Garantizar una financiación constante para la parte Scripps del programa no está exento de dificultades. Los estudios de observación a largo plazo, explica Keeling, a menudo son la procedencia de las agencias federales, que a menudo tienen un flujo de fondos más predecible para proyectos en un plazo extendido. En el caso de las agencias privadas, la atención se centra a menudo en nuevos descubrimientos, no en el monitoreo continuo de un fenómeno conocido.
"El desafío es que existe una expectativa, como un concepto de lo que se supone que es la empresa científica, de que debe ir a un lugar y hacer un descubrimiento y luego debe ir a otro lugar y hacer otro descubrimiento", dice Keeling . “Ese fue un problema que enfrentó mi padre, y de alguna manera la comunidad que está involucrada en esto tiene que seguir respondiendo. La respuesta es que no solo estamos estudiando lo mismo una y otra vez, estamos mirando a la Tierra en un momento de cambios extraordinarios, y sería muy irresponsable y extraño simplemente apagar el flujo de información ".
En todo caso, el monitoreo constante del dióxido de carbono atmosférico en Mauna Loa podría haber entrado en una nueva fase importante: monitorear los esfuerzos globales para frenar la contaminación por gases de efecto invernadero. En diciembre, cerca de 200 naciones se reunieron en París y acordaron adoptar esfuerzos encaminados a mantener el mundo muy por debajo de los 2 grados centígrados de calentamiento, el límite de consenso sobre cuándo las consecuencias del cambio climático serían realmente muy malas. Los ambientalistas y los científicos del clima generalmente aplaudieron el acuerdo, pero había un punto principal de preocupación: ¿cómo sabría el mundo si los países cumplieran sus promesas? ¿Cómo podríamos estar seguros de que el acuerdo realmente funciona?
Ahí es donde Tans de NOAA piensa que el programa de medición de carbono puede ser útil, y donde ve que el programa va, al menos en parte, en el futuro.
“Debe haber alguna forma de verificar objetivamente hasta qué punto estas políticas son realmente exitosas. Hemos estado pensando durante mucho tiempo sobre cómo podemos hacer esto, cómo podemos hacer mediciones de tal manera que si un objetivo de política es un 20 por ciento menos de emisiones en 10 años, ¿podemos realmente medir eso desde la atmósfera? ”Tans dice.
Los investigadores de NOAA han estado practicando la medición de fuentes conocidas de metano en los Estados Unidos para tratar de medir y cuantificar las reducciones en las emisiones de gases de efecto invernadero. Ahora, están dirigiendo su atención hacia el dióxido de carbono en las ciudades, tratando de idear un método que pueda capturar los cambios en las emisiones de carbono a nivel de la ciudad, e incluso determinar si ese carbono proviene de una fuente natural o de la combustión de combustibles fósiles. .
Para un proyecto que ha pasado más de la mitad del siglo pasado tramando la peligrosa influencia de la humanidad en el clima, es una perspectiva esperanzadora. "Si el acuerdo de París da frutos y conduce a una reducción de las emisiones, comenzaremos a ver que se muestran en el registro de Mauna Loa, y será un nuevo descubrimiento: veremos que los humanos están doblando la curva", Ralph Keeling dice. "Estoy ansioso por seguir demostrando que hay una perilla de control que podemos ejercer".
