Keeling-kurven

Keeling-kurven eller Keelings kurve er en graf som viser den pågående endringen i konsentrasjonen av karbondioksid (CO2) i jordens atmosfære siden 1950-årene. Den er basert på kontinuerlige målinger tatt på Mauna Loa-observatoriet på Hawaii som begynte under oppsyn av Charles David Keeling (1928-2005), og er oppkalt etter ham. Keelingens målinger viste det første signifikante beviset på raskt økende karbondioksidnivå i atmosfæren. Mange forskere krediterer Keeling-kurven til å være det som brakte verdens oppmerksomhet til den nåværende økningen av karbondioksid i atmosfæren.

Keeling var ansatt ved Scripps Institution of Oceanography ved University of California, San Diego, da han tok initiativ til å foreta hyppige regelmessige målinger av konsentrasjonen av atmosfærisk karbondioksid. Målinger ble foretatt på Sydpolen og på Hawaii fra 1958 og utover.

Målinger av karbondioksidkonsentrasjoner i atmosfæren ble også foretatt før Maunu Loa-målingene, men da på ad hoc-basis på en rekke steder i verden. I 1960 hadde Keeling og hans gruppe fastslått at måletrendene fra California, Antarktis og Hawaii var lange nok til å se en årlig økning som omtrent sammenfalt med mengden av karbondioksid fra fossile energikilder som forbrennes, ikke bare de daglige og sesongmessige variasjonene.

Tidlige målinger 
Den franske matematikeren Joseph Fourier (1768-1830) regnes som den første som forstod at jordens atmosfære er avgjørende for levelig klima på jorden. Senere utførte den britiske fysikeren John Tyndall (1820-1893) undersøkelser vedrørende jordatmosfærens gasser og deres betydning for drivhuseffekten.

Målinger av karbondioksidkonsentrasjoner i atmosfæren ble også foretatt før Maunu Loa-målingene, men da på ad hoc-basis på en rekke steder. Den engelsk ingeniøren Guy Stewart Callendar (1897-1964) hadde før Keeling påvist en jevn økning av disse konsentrasjonene siden 1800-tallet. Keeling  perfeksjonerte måleteknikkene og observerte «sterk døgnsyklus avhengighet med stabile verdier på om lag 310 ppm om ettermiddagen» på tre steder: Big Sur nær Monterey, regnskogen i Olympic Peninsula og høye fjellskoger i Arizona. Ved å måle forholdet mellom to karbonisotoper tilskrev Keeling den daglige endringen en sammenheng med celleånding hos planter og jord i nærheten av målepunktet, med verdier på ettermiddagen som representerer «fri atmosfære». I 1960 hadde Keeling og hans gruppe fastslått at måleregistrene fra California, Antarktis og Hawaii var lange nok til å se ikke bare de daglige og sesongmessige variasjonene, men også en årlig økning som omtrent sammenfalt med mengden av karbondioksid fra fossile energikilder som forbrennes per år. I artikkelen som gjorde ham kjent skrev Keeling: «på Sørpolen er den observerte økningsraten nesten den som kan forventes på grunn av forbrenning av fossilt brensel».

Mauna Loa-målingene 

Keeling var ansatt ved Scripps Institution of Oceanography ved University of California, San Diego, da han ble den første personen til å foreta hyppige regelmessige målinger av konsentrasjonen av atmosfærisk karbondioksid. Målinger ble foretatt på Sydpolen og på Hawaii fra 1958 og utover.

På grunn av finansieringskutt i midten av 1960-årene ble Keeling tvunget til å avslutte det kontinuerlige overvåkingsarbeidet på Sørpolen, men han skaffet nok penger til å opprettholde målingene på Mauna Loa, som har fortsatt til i dag, sammen med overvåkingsprogrammet i regi av National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Målingene samlet på Mauna Loa viser en jevn økning i gjennomsnittlig atmosfærisk CO2-konsentrasjoner fra rundt 315 deler per million volum (ppm) i 1958 til 401 ppm i april 2014. Denne økningen i atmosfærisk CO2 skyldes forbrenning av fossile brensler (som olje, gass og kull), og har akselerert de siste årene. Siden karbondioksid er en drivhusgass har dette global oppvarming som konsekvens. Målinger av karbondioksidkonsentrasjon i gamle luftbobler innkapslet i iskjerner i polare områder viser at gjennomsnittlig atmosfærisk CO2-konsentrasjon historisk har vært mellom 275 og 285 ppm i løpet av holocen-epoken (9000 før Kristus og frem til nå). Konsentrasjonen begynte å stige kraftig på begynnelsen av 1800-tallet.

Keeling og hans samarbeidspartnere foretok målinger på den innkommende havvinden og over termiske inversjonslag for å minimere lokal forurensning fra vulkaner. I tillegg ble dataene normalisert for å nøytralisere innflytelse fra lokal forurensning. Målinger på mange andre isolerte steder har senere bekreftet den langsiktige trenden vist av Keeling-kurven, selv om ingen målesteder har historiske data over så mange år som Mauna Loa.

Keeling-kurven viser også en syklisk variasjon på cirka 5 ppm hvert år som tilsvarer sesongavhengig endring i opptaket av CO2 i verdens vegetasjon på landoverflaten. Mesteparten av denne vegetasjonen befinner seg på den nordlige halvkule, siden det er her det meste av jordens landareal ligger. Fra et maksimum i mai reduseres nivået i løpet av våren og sommeren, når ny plantevekst tar karbondioksid ut av atmosfæren gjennom fotosyntese. Etter å ha nådd et minimum i september, stiger nivået igjen om høsten og vinteren etter som planter og blader visner og dør, og frigir karbondioksid tilbake til atmosfæren.

Delvis på grunn av betydningen av Keelings funn, begynte NOAA å overvåke CO2-nivåer over hele verden i 1970-årene. I dag overvåkes CO2-nivåene på cirka 100 steder rundt om i verden. Karbondioksidmålinger ved Mauna Loa observatoriet på Hawaii utføres med en type infrarød spektrofotometer, en innretning som ble funnet opp av John Tyndall i 1864. Siden er flere laserbaserte sensorer blitt lagt til for å operere samtidig med spektrofotometeret til Scripps, mens NOAA gjør målinger hos Mauna Loa ved hjelp av en ikke-dispersive infrarød sensor  kalibrert ved hjelp av standarder til Verdens meteorologiorganisasjon (WMO) som hovedreferanse for kurven. Flere andre sensorer og teknologier blir også brukt på Mauna Loa for å forbedre målingene.

Dagens målinger 
Keeling døde i 2005. Overvåkningen av måleprosjektet ble overtatt av hans sønn, Ralph Keeling, som er professor i geokjemi ved Scripps Oceanography.

Keelingens målinger inneholdt de første signifikante beviser på raskt økende karbondioksidnivå i atmosfæren. Mange forskere krediterer Keelings-kurve til å være det som først brakte verdens oppmerksomhet til den nåværende økningen av karbondioksid i atmosfæren.

Da Keeling publiserte sin artikkel i 1960 syntes det ikke å være noen bevis for havabsorpsjon av karbondioksid. Keeling antydet at dette kunne skyldes svingninger i årsakssammenhengen over de få årene hans målinger hadde vart. Imidlertid er det nå forstått at om lag 50 % av absorpsjon skyldes havets karbonopptak (sluk). Keelings og hans sønn har bidratt til arbeidet som siden starten har gitt en mer inngående forståelse av forholdet mellom atmosfærisk CO2 og hele karbonsyklusen, inkludert effekten av land- og havsluk.

Den 9. mai 2013 overgikk den daglige gjennomsnittlige konsentrasjonen av karbondioksid i atmosfæren målt ved Mauna Loa 400 ppm for første gang siden målingene begynte i 1958. Estimater for karbondioksid under tidligere geologiske perioder antyder at CO2-nivået ikke har ligget på dette nivået siden midten av pliocen for to til fire millioner år siden.

I 2015 ble Keeling-kurven satt på listen over National Historic Chemical Landmarks av American Chemical Society. Et minnesmerke er satt opp ved Mauna Loa Observatory og Scripps Institution of Oceanography ved University of California, San Diego.

Se også 
 Drivhuseffekt
 Strålingspådriv
 Svante Arrhenius

Referanser

Litteratur

Eksterne lenker 

Official Keeling Curve website. Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego
CO2 Now: Årlig oppdatert versjon av Keeling-kurven
Climate Change Is Clear Atop Mauna Loa, NPR, Day to Day, May 1, 2007
Scripps Institution of Oceanography CO2-Program: Home of the Keeling Curve

Atmosfære
Klimahistorie