Guy Stewart Callendar

Familie og bakgrunn

Guy Stewart Callendar var sønn av Hugh Longbourne Callendar fra Hatherop i Gloucestershire og Victoria Mary Stewart fra Saundersfoot i Pembrokeshire, begge engelske. Hugh Longbourne var fysiker som drev med forskning innenfor termodynamikk, og i 1893 ble han utnevnt til professor i fysikk ved McGill University i Montreal i Canada. Callendar ble født der den 9. februar 1898, som nummer tre i søskenflokken. Etter at han kom til verden flyttet familien tilbake til England, fordi hans far hadde blitt utnevnt til professor ved University College i London.
Callendar fikk i oppveksten sterk interesse for maskiner, motorer og kjøretøyer. Sammen med broren Leslie brukte han mye tid til å utforske og eksperimentere med tekniske ting. Familien bodde i et stort hus, der de hadde sitt eget laboratorium, instrumenter og boksamling som barna kunne bruke. I forbindelse med barnlig utforskning ble Guy Stewart blind på det venstre øyet, fordi broren ved et uhell stakk en stikke inn i det. For øvrig var han aktiv innenfor sport som tennis og sykling, men spesielt var motorsport hans ungdoms lidenskap.
En annen interesse Callendar fikk tidlig var for meteorologi. Denne interessen fikk han fra sin far, som hadde funnet opp flere forskjellige instrumenter for å måle fysiske parametere i atmosfæren. Han var forøvrig en innadvent person, med sterk interesse for forskning, fokus på detaljer og god konsentrasjonsevne. Han ble gift med Phyllis Burdon Pentreath den 30. august 1930.

Utdannelse

Fra 1909 til 1913 gikk Guy Stewart på privatskolen Durston House School i Ealing i London. I 1913 fortsatte Guy Stewart på St. Paul's School i Hammersmith, en skole med tradisjoner helt tilbake til 1509. Ved utbruddet av første verdenskrig ble undervisningen noe redusert fordi flere lærere meldte seg til krigstjeneste. En konsekvens av krigen ble også at Guy Stewart avsluttet utdannelsen før tiden, noe som også var tilfelle for mange andre studenter på denne tiden. Han arbeidet da to år i farens laboratorium ved Imperial College som assistent for the X-ray Committee of the Air Ministry (Forskning på røntgenstråler i Luftforsvaret), der han testet apparater og motorer for kampfly. Senere ble han operatør i marinen med spesialisering på utstyr for å oppdage ubåter.
I 1919, i en alder av 22 år, ble Guy Stewart student ved City and Guilds College, som var del av Imperial College i London. Han tok en grad innenfor mekanikk og matematikk, etter dette ble han i 1922 forsker ved instituttet hvor hans far var professor. Guy Stewart ble da involvert i arbeid rundt dampteknologi.

Dampteknologi

Callendars forskning fokusert på damp og trykk ble finansiert av britiske Electrical and Allied Industries Research Association, som representerte datidens produsenter av dampturbiner.
Han arbeidet med forskning innenfor egenskaper til damp og sammenheng mellom damptrykk og temperatur, samt internasjonalt standardiseringsarbeid relatert til dette. Han deltok blant annet på flere internasjonale konferanser i en serie kalt «International Steam Table Conference», Et langt samarbeid ble innledet mellom Alfred Egerton og Callendar i begynnelsen av 1930-årene. Dette forskningsarbeidet dreide seg om damp, og på grunn av andre verdenskrig ble publisering av resultatene stadig utsatt. Ikke før i 1960 ble dette store arbeidet offentliggjort.

Krigsviktig forskning

Da andre verdenskrig begynte ble Callendar tilknyttet forskning og utvikling ledet av The Petroleum Warfare Department og Ministry of Supply. Spesielt fikk han en nøkkelrolle i et prosjekt kalt Fog Investigation and Dispersal Operation (FIDO). Dette systemet ble utviklet for å få vekk tåken fra britiske flyplasser. Det var et stort problem med tåke som vanskeliggjorde landingen for hjemvendte krigsfly som hadde vært på tokt. Britiske myndigheter på høyeste nivå anså det som avgjørende å finne en løsning på tåkeproblemet. Fly på denne tiden kunne ikke lande uten sikt, noe som fikk mange fly til å havarere etter retur fra tokt over tysk territorium. Et annet forhold var at flyene ikke kunne ta av når tåken lå tett over rullebanene. Dermed måtte planlagte operasjoner ofte utsettes på uviss tid. Løsningen på dette var brennere langs rullebanen med høye flammer, som fikk temperaturen lokalt til å øke såpass mye at tåken lettet. Systemet ble vurdert til å ha spart livet til mange piloter.
Callendar arbeidet også med andre systemer som inkluderte flammekastere. Han var med på forsøk med pyrotekniske hjelpemidler til britiske styrker i Burma, som trengte effektive metoder for å hugge ned skog. Disse var imidlertid mislykkede, da lauvtrærne ikke lot seg kutte ned så lett. Et annet system gikk ut på å ødelegge fiendtlige oljetanker ved hjelp av en pyroteknisk innretning. Han drev senere på med forskning på batterier og brenselceller. I biografien om ham sies det at Callendar sannsynligvis bidro til forskning og utvikling av flere systemer under andre verdenskrig som ikke er kjent, samt under den kalde krigen etterpå. Når ettertiden kjenner lite til dette konkret, kan det være fordi mange av disse tingene var strengt hemmelige.

Klimatologien før Callendars tid

Selv om Callendar bare var interessert i klimatologi på amatørnivå, bygget han videre på arbeidet til flere av forskerne innenfor feltet fra 1800-tallet. Noen av de viktigste var de svenske fysikerne Svante Arrhenius, Anders Jonas Ångström og Nils Gustaf Ekholm. Han hadde studert disse tidlige arbeidene inngående, men mente at spesielt arbeidet til Ekholm var bygget på dårlig datagrunnlag. Dette gjaldt spesielt absorpsjon for atmosfærisk karbondioksid og vanndamp. Callendar publisert 10 store vitenskapelige artikler, og 25 kortere, mellom 1938 og 1964 om global oppvarming, infrarød stråling og menneskeskapt karbondioksid. Andre forskere, da særlig Gilbert Plass og Charles David Keeling, utvidet senere Callendars arbeid i 1950 og 1960.
Før disse svenske vitenskapsfolkene hadde arbeidet med jordens drivhuseffekt hadde den franske fysikeren og matematikeren Jean Baptiste Joseph Fourier laget teorier for dette på første halvdel av 1800-tallet. Senere hadde den britiske fysikeren John Tyndall utført grunnlegende målinger for å finne ut forskjellige gassers evne til å absorbere og emittere elektromagnetisk stråling, spesielt sollys og varmestråling. Deretter kom han opp med en teori om at atmosfærens innhold av vanndamp og karbondioksid kunne ha betydning for klimaendringer over en geologisk tidsskala.

Callendars bidrag

I 1938 satte Callendar sammen målinger av temperaturer fra 1800-tallet, og sammenlignet disse målingene med målinger av atmosfæriske CO₂-konsentrasjoner. Han konkluderte med at over de forrige femti år hadde den globale landtemperaturen økt, og foreslo at denne økningen kunne forklares som en effekt av økning av karbondioksid. 
I artikkelen «The Artificial Production of Carbon Dioxide and Its Influence on Temperature» fra 1938 gis en vitenskapelig sammenheng mellom økende forbrenning av fossilt brensel, økende konsentrasjon av atmosfærisk CO₂ og økende temperaturer på jorden. Callendar estimerte at det hadde blitt frigjort 150 000 millioner tonn med karbondioksid siden 1900, og at 75 % av dette fremdeles befant seg i atomsfæren. Ved å benytte datidens siste oppdaterte tall for absorpsjonskoeffisienten for vanndamp og CO₂, mente han at dette var en av hovedfaktorene for at verdens 200 målestasjoner hadde vist økende gjennomsnittstemperaturer.
Han etablerte en sammenheng mellom forbrenning av fossile brensler, og den naturlige grenseverdien for karbon i karbonsyklusen. Dessuten fremsatte han en påstand om at havet, som er et stort sluk for karbondioksid, ikke kunne greie å absorbere alt det som slippes ut. Det viktigste i artikkelen er en teknikk for å dele inn atmosfæren i lag, med forskjellige middelverdier for trykk, temperaturer og konsentrasjoner av sporgasser. Videre summerte han opp hvert av disse lagenes absorpsjonsevne for de forskjellige bølgelengder av varmestrålingen. Med dette laget han en avansert modell for atmosfærens strålingsbudsjett.
Callendar anslo at to tredeler av oppvarmingstrenden på 0,005 °C per år i løpet av det siste halve århundret var på grunn av den menneskeskapte produksjon av karbondioksid. Med hans modell ble det forutsagt at den global oppvarmingen ville føre til en temperaturstigning på 2 °C, gitt en dobling av konsentrasjonen av atmosfærens karbondioksid. Disse anslagene har i ettertid vist seg å være overraskende nøyaktige.
I artikkelen «The Composition of the Atmosphere through the Ages» fra 1939 gjør Callendar rede for at årene 1934–1938 er de varmeste som er målt over en periode på 180 år på mange målestasjoner. I artikkelen skrev han: «Siden mennesket nå endrer sammensetningen av atmosfæren med en hastighet som må være svært uvanlig på en geologisk tidsskala, er det naturlig å søke etter sannsynlige effekter av en slik endring. Fra de beste laboratorieobservasjoner ser det ut til at det viktigste resultat av økende atmosfærisk karbondioksid... ville være en gradvis økning i den midlere temperatur på kaldere områder på jorden».
Callendar selv mente at økende globale temperaturer ville gi fordeler. Det ville etter hans oppfatning gi økt utbredelse av landbruksland, forsinke en fremtidig istid, samt at økende innhold av CO₂ i atmosfæren i seg selv virker stimulerende på plantevekst.

Samtidens reaksjon

Callendars funn ble møtt med skepsis på den tiden. For eksempel mente George Simpson som var direktør for British Meteorological Society at hans resultater måtte tas som en tilfeldighet. 
Callendars ideer påvirke den vitenskapelige diskusjonen på denne tiden. Selv om det hadde vært generell skepsis til at jordens klima skulle la seg påvirkning av endringer i CO₂ nivåer. Hans artikler fra 1940- og 1950-årene overbeviste etter hvert andre forskere om behovet for å gjennomføre organisert forskningsprogrammer vedrørende CO₂-konsentrasjoner i atmosfæren, noe som førte til etablering av Mauna Loa-observatoriet på Hawaii. Målinger her viste seg avgjørende for å fremme teorien om menneskeskapt global oppvarming. Callendar var overbevist om riktigheten av sin teori til sin død i 1964, til tross for skepsisen han ble møtt med.