Siden 1958 har forskere overvåket CO₂-konsentrasjonen i atmosfæren nær toppen av vulkanen Mauna Loa på Hawaii. Keeling-kurven, som viser de månedlige snittene av målingene på Mauna Loa er oppkalt etter mannen som startet måleserien i 1958. Sønnen hans, professor Ralph Keeling, er tilknyttet samme institusjon som hele tiden har stått bak målingene: Scripps Institution of Oceanography ved University of California, San Diego (UCSD). Ralph Keeling var også i en årrekke ansvarlig for målingene faren startet på Mauna Loa.

2°C: – Hvordan begynte historien om Keeling-kurven? Hvorfor begynte Charles Keeling å måle CO₂ i atmosfæren?

Ralph Keeling: – Det hele startet på Cal Tech-universitetet, der han forsket på CO₂-innholdet i elvevann. Han publiserte aldri noe av den forskningen, fordi han underveis ble mer interessert i rollen CO₂ spilte i luften. Han begynte med å samle luftprøver i skog, jobbet med å forbedre målemetodene, og var snart helt i teten av utviklingen på det feltet.

– Men oppdaget han noe spennende?

– Ja, han fant ut at CO₂-konsentrasjonen varierte med tiden på døgnet. Han noterte også at på dagtid, i skogene der han målte konsentrasjonen, var den nær sagt alltid 310 ppm. Ingen hadde sett denne typen regelmessighet tidligere.

Han gikk derfor ut fra at man ville finne en liknende standardkonsentrasjon for CO₂ i atmosfæren – og oppdaget i praksis det vi i dag kaller «bakgrunns-CO₂». Nær overflaten har du jo alle kildene til CO₂-utslipp – prosesser i bakken, i skoger, i byer – alle de ulike utslippskildene og CO₂-lagrene – og der varierer konsentrasjonen mye. Men lenger opp i atmosfæren, er konsentrasjonen mer konstant.

– Han var vel ikke den første som målte CO₂ i atmosfæren?

Ekspertintervjuet

Navn: Ralph Keeling
Stilling: Professor i geokjemi ved Scripps Institutition of Oceanography, UCSD
Aktuell: Var i en årrekke ansvarlig for Keeling-kurven, som i år for første gang viste enkeltmålinger høyere enn 415 ppm.

– På ingen måte. Det hadde man gjort i 150 år. Men dette var først og fremst noe fysiologer gjorde, for eksempel for å måle åndedrettet hos mus som var plassert under glassklokker. Da måtte de først måle den såkalte bakgrunnskonsentrasjonen, for å ha en referanse. Så det finnes eldre data, men da dreier det seg hovedsakelig om nokså tilfeldige målinger med mindre presise apparater og metoder.

– Men tilbake til Keeling-kurven. Faren din beskrev bakgrunnskonsentrasjonen, og hvordan den varierte med døgnet – hvor gikk veien videre?

– Arbeidet hans ble lagt merke til av andre som var opptatt av CO₂-konsentrasjonen i atmosfæren. Blant annet sjefen for Scripps Institution of Oceanography, som het Roger Revelle.

Han var en sentral aktør da det ble satt i gang flere prosjekter for å overvåke CO₂-konsentrasjonen mange ulike steder. Charles Keeling ville gjerne sette opp en målestasjon på Mauna Loa, der det fantes en amerikansk militærinstallasjon fra krigen.

Revelle var ikke så interessert i det i første omgang. Han trodde man ikke ville ha noe særlig utbytte av å måle på samme sted hele tiden. Men faren min fikk til slutt gjennomslag for denne stasjonen.

– Hva var det han oppdaget da?

– De målte den verdien de forventet, men over tid begynte den å variere systematisk. Først trodde min far at det var noe galt med instrumentene hans, men mønsteret gjentok seg året etter – og da forsto han at det dreide seg om årstidsvariasjoner.

I etterpåklokskapens lys er det kanskje ikke så rart at planter responderer på årstidene, og at CO₂ derfor vil variere – men det var likevel ikke noe man ventet å kunne måle på den måten. Og etter et par år kunne de også se at konsentrasjonen økte fra år til år. Det hadde ingen vist tidligere like sikkert.

Litt viktig bakgrunn her – Svante Arrhenius hadde selvsagt allerede skrevet en viktig artikkel der han forutså økt konsentrasjon av CO₂, og at det ville forårsake global oppvarming.

Men det var stor grad av tvil om hvorvidt dette faktisk ville skje, fordi man antok at havene ville absorbere en økning i CO₂-konsentrasjonen. Man antok også at havene ville absorbere økt energi i atmosfæren fra global oppvarming, så man ikke ville merke det i særlig grad.

Begge disse innvendingene mot Arrhenius hadde imidlertid blitt tilbakevist innen min far offentliggjorde resultatene sine fra Mauna Loa. I tillegg hadde man registrert en tilsvarende økning i CO₂-nivå i atmosfæren fra overflyvninger i Antarktis.

– Den økningen i CO₂-konsentrasjonen som Keeling-kurven viste, ble den tilskrevet menneskelig aktivitet?

– Ja, jeg vil påstå det var forståelsen allerede da. For du kunne beregne omtrent hvor mye CO₂ du ville forvente å se i atmosfæren på grunn av fossile brensler, rett og slett fordi hvor mye olje, gass og kull som ble brent var noe vi hadde oversikt over. I tillegg visste man hvor stor atmosfæren var.

Til og med Revelle hadde utregninger som viste at havet ikke kunne absorbere all denne økningen. Det viste seg imidlertid at konsentrasjonen steg noe langsommere enn man hadde forventet, fordi man ikke hadde tatt tilstrekkelig høyde for ulike karbonsluk på land og i havet.

– Hvilken betydning har Keeling-kurven i dag?

– Det er først og fremst et fantastisk datasett som spenner over 60 år og dokumenterer systematisk økningen av CO₂-konsentrasjonen klart og pålitelig. Samtidig viser det oss ikke bare at vi har et problem med CO₂, det stikker litt dypere. Det er kumulativt.

Vi kan regne på den fossile brenselbruken og erklære det i teorien, men denne måleserien beviser det: Atmosfæren vår er blitt en søppeldynge for fossile brensler. Så lenge vi fortsetter å brenne dem, vil søppeldyngen vokse. I tillegg hjelper det oss å tallfeste hvordan karbonslukene våre fungerer. Igjen fordi vi vet hvor mye brensel vi forbruker, og hvor mye CO₂ vi slipper ut.

Hvorfor Mauna Loa?

Da Charles Keeling lette etter et egnet sted å måle bakgrunns-CO₂ falt valget på Mauna Loa, en aktiv vulkan på Hawaii.

På andre målesteder slet forskere med forurensning fra befolkningssentre eller skog i nærheten. Høyt på Mauna Loa lå et anlegg der luften var relativt upåvirket av folk og planteliv.

Dette kommer dels av at Mauna Loa befinner seg i et tynt befolket område, på en øy midt i Stillehavet. I tillegg ligger målestasjonen 3400 meter over havet. Det er lite vegetasjon og aktivitet fra mennesker i nærheten. Mesteparten av tiden befinner dessuten målestasjonen seg også over inversjonslaget. Dette luftlaget fungerer som et «lokk» over CO₂-forurensningskilder.

Vulkaner kan også slippe ut CO₂, som kan forstyrre målingene. Under bestemte vær- og vindforhold enkelte netter ser man da at den målte konsentrasjonen stiger kraftig. Men siden disse utslippene er begrenset i tid og geografisk, kan forskerne enkelt skille vulkanutslippene fra bakgrunnskonsentrasjonen i dataene.

Kilder: NOAA, NASA, Ryan, Steven. «Quiescent outgassing of Mauna Loa volcano 1958-1994.» Mauna Loa Revealed: Structure, Composition, History, and Hazards, Geophys. Monogr. Ser 92 (1995): 95-115.

– I mai så vi enkeltmålinger som akkurat lå under 415 ppm – antakelig passerer vi månedlige snitt neste år som er høyere enn det også. Hva vil den milepælen bety?

– Da vi startet, lå det rundt 310-315 ppm. Charles Keeling ante ikke om CO₂-konsentrasjonen ville øke eller synke, han kunne ikke se inn i fortiden, men vi vet nå fra iskjerner at nivåene fra førindustriell tid lå rundt 280 ppm. Det hadde altså allerede økt.

Da jeg begynte å jobbe med disse målingene, lå de rundt 330 ppm. I min levetid har jeg altså sett en foruroligende økning i CO₂-nivået. Nå er den økningen nærmest blitt noe vi har vent oss til.

Milepæler er bare runde tall, selvsagt, men de hjelper ved at man får offentlig oppmerksomhet rundt dem. De setter økningen i perspektiv. De viser oss hvor raskt den påvirker forholdene på planeten vår. Og ikke minst at økningen skjer raskere enn den har gjort noensinne før.

– Du har studert konsentrasjonen av oksygen i atmosfæren også. Hva kan du si om forholdet mellom konsentrasjonene av O2 og CO₂ i atmosfæren?

– O2-konsentrasjonene kan gi oss et utfyllende perspektiv på hva som skjer med CO₂. Oksygen utgjør 21 prosent av luften rundt oss – mye mer enn CO₂, selvsagt, som nå altså utgjør rundt 415 ppm. Oksygen er en betydelig bestanddel av luften, mens CO₂ er en sporgass.

Dermed påvirkes O2-konsentrasjonen bare bittelitt av fossil brenselbruk, fordi skalaen er så annerledes. Det har i praksis ingen fysiologiske eller klimamessige konsekvenser i seg selv. Så hvorfor måle det, kan du kanskje spørre? Fordi det gir oss informasjon. Det bistår oss i å stille diagnosen.

La meg utdype: Et uløst problem da min far målte CO₂ var at ikke all CO₂ som ble brent i atmosfæren forble i atmosfæren. 40-50 prosent havner andre steder. I havene, i fotosyntesen, og så videre. Hvis vi måler O2-nivået i atmosfæren, får vi en idé om hvor mye disse ulike karbonslukene utgjør.

Fotosyntesen krever oksygen, så når fotosyntese pågår, vil O2 gå opp hvis CO₂ går ned. Og omvendt, når du spiser mat, forbruker du O2 og slipper ut CO₂. Det store unntaket er havet. Hvis uorganisk karbon – bikarbonat – blir løst opp i havet, påvirker det ikke O2-nivået. Dermed bør O2-nivået fortelle noenlunde den samme historien som CO₂-nivået gjør – minus for det som har med havet å gjøre. Og på den måten kan vi få en idé om betydningen til og forholdet mellom de ulike komponentene.

Der er forskningen mer eller mindre avgjort nå. Det er derfor Global Carbon Project såpass detaljert hvert år kan fortelle hvor mye som er gått i de ulike karbonslukene.

– Hvis vi ser på årlige utslipp – de har jo flatet ut innimellom, til og med blitt redusert – mens Keeling-kurven ser ut til å stige jevnt og ufortrødent år for år. Hvorfor ser vi ikke at utslippene påvirker konsentrasjonen fra ett år til neste?

– Fordi det er et kumulativt problem. Det årlige CO₂-nivået er på en måte summen av alle tidligere års utslipp. Jeg nevnte tidligere at atmosfæren er en søppeldynge – for hvert år blir den litt høyere. Og selv om vi kaster bittelitt mindre på søppeldyngen ett år enn vi gjorde året før, vil den fortsatt vokse omtrent like mye.

Hvis du i stedet for å plotte årlige utslipp lager en graf med kumulative utslipp, vil du knapt se forskjell fra ett år til neste – du vil se en kurve som stiger like jevnt som CO₂-konsentrasjonen. Og slik vil det alltid være. Til vi oppnår negative utslipp. Om vi noen gang gjør det.

– Men om vi begrenser utslippene mer – vil Keeling-kurven flate ut? Eller bare stige langsommere?

– Vi kan gjøre et enkelt regnestykke her. Fossile brensler gir CO₂. Av all CO₂ vil rundt halvparten bli absorbert i havet, eller brukt i fotosyntese på land. Mesteparten av resten blir i atmosfæren, der det bidrar til å varme opp planeten.

Disse karbonslukene er direkte responser på utslippene. Så dersom vi kutter utslippene helt og holdent i morgen, vil karbonslukene fortsette å fungere en stund. Med andre ord vil konsentrasjonen gå litt ned, som resultat av disse slukene.

Skal vi være realistiske, er det beste vi kan håpe at vi oppnår netto null utslipp om 30-40 år. Dersom vi lykkes med det, vil CO₂-konsentrasjonen likevel fortsatt stige en stund. Dersom vi klarer å halvere utslippene fra dagens nivå, kan det hende at vi ser CO₂-konsentrasjonen vil synke litt, kanskje ned mot 400 ppm på sikt. Men der vil den flate ut igjen.

Poenget er at selv om vi når netto null utslipp, klarer vi aldri å komme ned på førindustrielle nivå av CO₂. Med «aldri» mener jeg da ikke på mange tusen år. All CO₂-en vi har akkumulert siden Den industrielle revolusjon er med andre ord kommet for å bli. For alltid.