Кривая Килинга — это график накопления углекислого газа в атмосфере Земли, основанный на непрерывных измерениях, проводимых в обсерватории Мауна-Лоа на острове Гавайи с 1958 года по сегодняшний день. Кривая названа в честь ученого Чарльза Дэвида Килинга , который начал программу мониторинга и руководил ею до своей смерти в 2005 году.
Измерения Килинга показали первые существенные доказательства быстрого увеличения уровня углекислого газа (CO 2 ) в атмосфере. [1] По мнению Наоми Орескес , профессора истории науки Гарвардского университета , кривая Килинга является одной из самых важных научных работ 20-го века. [2] Многие ученые считают, что кривая Килинга впервые привлекла внимание всего мира к нынешнему увеличению содержания CO 2 в атмосфере. [3]
До 1950-х годов измерения концентрации CO 2 в атмосфере проводились на разовой основе в различных местах. В 1938 году инженер и метеоролог-любитель Гай Стюарт Каллендар сравнил наборы данных об атмосферном CO 2 из Кью в 1898–1901 годах, которое в среднем составляло 274 части на миллион по объему ( ppmv ), [4] и из восточной части США в 1936–1938 годах, что составило в среднем 310 ppmv и пришел к выводу, что концентрации CO 2 растут из-за антропогенных выбросов. [5] Однако выводы Каллендара не были широко приняты научным сообществом из-за неоднородного характера измерений. [6] [7]
Чарльз Дэвид Килинг из Океанографического института Скриппса в Калифорнийском университете в Сан-Диего был первым человеком, который с марта 1958 года проводил частые и регулярные измерения концентрации CO 2 в атмосфере в Антарктиде и на Мауна-Лоа , Гавайи . [8] Килинг ранее тестировал и применял методы измерения в таких местах, как Биг-Сур недалеко от Монтерея , тропические леса Олимпийского полуострова в штате Вашингтон и высокогорные леса в Аризоне . [1] Он наблюдал сильное дневное поведение CO 2 , с избытком CO 2 ночью из-за дыхания растений и почвы, а также дневные значения, характерные для «свободной атмосферы» над Северным полушарием . [1]
В 1957–1958 годах, в Международный геофизический год , Килинг получил финансирование от Бюро погоды для установки инфракрасных газоанализаторов в отдаленных местах, включая Южный полюс и на вулкане Мауна-Лоа на острове Гавайи . Мауна-Лоа была выбрана в качестве объекта долгосрочного мониторинга из-за ее удаленности от континентов и отсутствия растительности. Килинг и его коллеги измерили приходящий океанский бриз над слоем тепловой инверсии , чтобы минимизировать локальное загрязнение от вулканических жерл. [8] Данные были нормализованы , чтобы исключить любое влияние местного загрязнения. Из-за сокращения финансирования в середине 1960-х годов Килинг был вынужден отказаться от постоянных усилий по мониторингу Южного полюса, но он накопил достаточно денег для поддержания операций в обсерватории Мауна-Лоа , которые продолжаются и по сей день. [9]
В статье Килинга в Теллусе 1960 года были представлены первые ежемесячные записи CO 2 из Мауна-Лоа и Антарктиды (1957–1960 годы), обнаружены «четкие сезонные циклы... и, возможно, мировой рост выбросов CO 2 из года в год». [10] [9] : 41–42 К 1970-м годам было четко установлено, что увеличение содержания углекислого газа в атмосфере продолжается и связано с антропогенными выбросами. [11] [12]
Измерения углекислого газа в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях проводятся с помощью инфракрасного спектрофотометра , теперь известного как недисперсионный инфракрасный датчик , который откалиброван в соответствии со стандартами Всемирной метеорологической организации . [13] Этот тип прибора, первоначально называвшийся капнографом , был впервые изобретен Джоном Тиндалом в 1864 году и записывался с помощью пера на ленточном самописце. [14] В настоящее время добавляются несколько лазерных датчиков, которые будут работать одновременно с инфракрасным спектрофотометром в Институте океанографии Скриппса , в то время как измерения NOAA в Мауна-Лоа по-прежнему используют недисперсионный инфракрасный датчик .
Измерения, собранные в обсерватории Мауна-Лоа, показывают устойчивый рост средней концентрации CO 2 в атмосфере с 313 частей на миллион по объему ( ppmv ) в марте 1958 года до 406 ppmv в ноябре 2018 года [15] с текущим увеличением на 2,48 ± 0,26 (среднее значение). ± 2 стандартного отклонения) ppmv CO 2 в год. [16] Это увеличение содержания CO 2 в атмосфере происходит из-за сжигания ископаемого топлива , и в последние годы оно ускоряется. Поскольку CO 2 является парниковым газом , это имеет серьезные последствия для глобального потепления . Измерения концентрации CO 2 в древних пузырьках воздуха , запертых в кернах полярных льдов , показывают, что средняя концентрация CO 2 в атмосфере составляла от 275 до 285 ppmv в эпоху голоцена (9000 г. до н. э .), но начала резко возрастать в начале девятнадцатого века. [17]
Кривая Килинга также демонстрирует циклическое изменение примерно на 6 ppmv каждый год, что соответствует сезонным изменениям в поглощении CO 2 наземной растительностью мира. Большая часть этой растительности находится в Северном полушарии , где расположена большая часть суши. От максимума в мае уровень снижается весной и летом на севере, поскольку рост новых растений выводит CO 2 из атмосферы посредством фотосинтеза . После достижения минимума в сентябре уровень снова повышается осенью и зимой на севере, поскольку растения и листья отмирают и разлагаются, высвобождая CO 2 обратно в атмосферу. [10] [12]
Частично из-за важности выводов Килинга [9] NOAA начало мониторинг уровней CO 2 во всем мире в 1970-х годах. [18] Сегодня уровни CO 2 в атмосфере контролируются примерно в 100 точках по всему миру через Глобальную справочную сеть по парниковым газам. [19] Измерения на многих других изолированных участках подтвердили долгосрочную тенденцию, показанную кривой Килинга, [20] хотя ни одно место не имеет столь длительных записей, как Мауна-Лоа . [21]
После смерти Чарльза Дэвида Килинга в 2005 году ответственность и надзор за проектом были переданы сыну Килинга, Ральфу Килингу . К пятидесятой годовщине начала проекта Килинг-младший написал в журнале Science статью , описывающую жизнь и работу своего отца, а также то, как проект рос и развивался с течением времени. [22] Наряду с более точными измерительными материалами и средствами для проекта мониторинга уровня CO 2 на Земле , Килинг написал о своей гордости за работу своего отца и о том, как он продолжил ее в своей памяти.
В 2015 году Американское химическое общество признало кривую Килинга Национальным историческим химическим памятником . [23] Мемориальные доски были установлены в обсерватории Мауна-Лоа и в Океанографическом институте Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего .
9 мая 2013 года среднесуточная концентрация CO 2 в атмосфере, измеренная в Мауна-Лоа, превысила 400 частей на миллион ( ppmv ). [24] Оценки содержания CO 2 в предыдущие геологические эпохи позволяют предположить, что CO 2 не достигал этого уровня со времен среднего плиоцена , 2–4 миллиона лет назад. [25] Такой уровень углекислого газа, вызывающий изменение климата , предполагает дальнейшее ухудшение природных и экологических катастроф, которые все больше угрожают среде обитания людей и животных на Земле, если выбросы парниковых газов не будут значительно сокращены.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )