De Parijs-klimaattop kan de geschiedenis in gaan als de bijzonderste moment naties besloten om de aanpak van de dreiging van antropogene klimaatverandering. Maar weinigen van ons waarderen het feit dat het gaat over een eeuw om te komen tot een wereldwijde consensus over de wetenschap.
Decennia voordat de opwarming van de aarde werd een modewoord in de jaren ’90, radicale wetenschappers vermoeden dat de menselijke activiteit kan worden knoeien met de aarde van de thermostaat. Begin van de klimaatverandering waarzeggers werden genegeerd en belachelijk gemaakt door hun collega ‘ s—maar hun bevindingen bleek opmerkelijk vooruitziende blik. Hier zijn vier mensen die geloofden dat de menselijke activiteit zou opwarmen van de planeet, lang voordat de wereld had een idee.
Svante Arrhenius
De eerste persoon om te suggereren industriële activiteit kan de warmte van de Aarde was Svante Arrhenius, een zweedse chemicus bekend om zijn ontdekkingen over de afhankelijkheid van de temperatuur van de reactie tarieven. Arrhenius voorkeur pen en papier naar de echte wereld waarnemingen, en zijn voorspellingen over de toekomst van onze Aarde klimaat heeft zich gebaseerd op het werk van een aantal van zijn tijdgenoten.
In het bijzonder, Arrhenius gebruik gemaakt van gegevens verzameld door de astronoom Samuel Pierpoint Langley voor het berekenen van de absorptie van infrarode straling door CO2 en waterdamp. Na maanden van zorgvuldige berekeningen, Arrhenius in geslaagd om ruwe schattingen van de energie balans voor elke latitudinal band op de Aarde. “Ik zou zeker niet hebben ondernomen deze vervelende berekeningen,” Arrhenius schreef in zijn invloedrijke 1895 papier op de kas eigenschappen van CO2 (in de tijd, koolzuur) “als een buitengewone interesse had niet verbonden zijn met hen.”
Die buitengewone betaalde rente af: Arrhenius ontdekt dat zelfs een kleine verandering in de concentratie van CO2 in de atmosfeer zou kunnen hebben wereldwijde gevolgen, en dat het terugdringen van CO2 door de helft zou voldoende zijn om een ijstijd—een bevinding die stapels redelijk goed met paleo-klimaat gegevens op Aarde is geologisch verleden.
Gesponsord
Svante Arrhenius, 1909. Afbeelding: Wikimedia
In zijn 1895 papier, Arrhenius was vooral bezig met de wereldwijde afkoeling. Maar kort daarna, een collega—de zweedse geoloog Arvid Högbom—een vreemd idee in Arrhenius’ geest. Högbom had berekend dat de verbranding van kolen en andere industriële activiteiten waren het toevoegen van CO2 aan de atmosfeer op een tarief vergelijkbaar met natuurlijke processen. Arrhenius besefte dat de menselijke uitstoot van koolstof in de toekomst, hebben de capaciteit om warm van de planeet.
Maar vanwege de relatief lage uitstoot van koolstof aan het begin van de eeuw, Arrhenius dacht dat het proces van de antropogene opwarming van de aarde duizenden jaren om zich te manifesteren. Een handvol wetenschappers heeft een belang in zijn ideeën, maar door de vroege jaren 1900, werden ze op grote schaal in diskrediet gebracht. Simpel gezegd, mensen niet zien hoe de mens ooit zou kunnen zijn van een kracht van de natuur krachtig genoeg om invloed op het klimaat. De heersende wijsheid gehouden dat de natuur altijd evenwicht zelf uit—en het zou tientallen jaren voordat dat begrip was van slag opnieuw.
Guy Stewart Callendar
Arrhenius de eerste om te suggereren dat fossiele koolstof-uitstoot kan warm de planeet, maar de Britse stoom-ingenieur Guy Stewart Callendar was de eerste om te laten zien dat ze al in 1938.
Een back-of-the-envelope wetenschapper in de waarste zin van het woord, Callendar besteedde zijn vrije tijd aan het samenstellen van de globale temperatuur records en kooldioxide metingen. En hij kwam tot een opmerkelijke ontdekking: de twee datasets bleek gecorreleerd te worden.
In een paper gepubliceerd in het Driemaandelijks Tijdschrift van de Royal Meteorological Society in April 1938, Callendar liet niet alleen zien dat de Aarde ‘ s oppervlakte had opgewarmd dan de afgelopen 50 jaar heeft hij betoogd dat de verbranding van fossiele brandstoffen verantwoordelijk was. Voor een korte periode van tijd daarna, opwarming van de aarde kwam om te worden bekend als de “Callendar-effect”.
Guy Stewart Callendar, 1934. Afbeelding: Wikimedia
Hier is de samenvatting die Callendar schreef aan het begin van zijn papier meer dan 75 jaar geleden:
Door verbranding van brandstof man heeft toegevoegd 150.000 miljoen ton koolstofdioxide aan de lucht gedurende de afgelopen halve eeuw. De auteur schattingen van de best beschikbare gegevens dat ongeveer driekwart van dit bleef in de atmosfeer.
De straling absorptie-coëfficiënten van koolstofdioxide en waterdamp worden gebruikt om het effect van kooldioxide op “sky-straling.” De stijging van de gemiddelde temperatuur, door de kunstmatige productie van kooldioxide, wordt geschat op het tarief van de 0.003°C. per jaar bij de huidige tijd.
De temperatuur van de waarnemingen in de dierentuin van meteorologische stations worden gebruikt om aan te tonen dat de temperaturen hebben juist gestegen met een gemiddelde snelheid van 0,005°C. per jaar gedurende de afgelopen halve eeuw.
Callendar de berekeningen waren opvallend nauwkeurig zijn eenvoudige methoden, zijn beperkte CO2-gegevens, en onze onvolledige kennis van de atmosferische radiative natuurkunde in de jaren 1930. Zijn observaties van de globale temperatuur verandert niet alleen de kaart netjes op moderne reconstructies van het begin van de 20e eeuw, die hij de juiste waargenomen dat meer opwarming plaatsvond op hoge breedtegraden. Callendar ook stappen gezet om rekening te houden met het urban heat island-effect, een fenomeen dat was niet bekend op het moment.
De waargenomen wereldgemiddelde temperatuur vertrek voor de atmosfeer in west-Europa en New York state. Afbeelding: Callendar (1938)
Vergelijking van de moderne reconstructies van de 19e—begin 20e eeuw temperatuur vertrek (zwart) met Callendar 1938 (rood) en Callendar 1961 (blauw). Afbeelding: Hawkins & Jones (2013)
Er zijn een aantal parallellen tussen de Callendar en Arrhenius. Voor een, zowel de mens’ conclusies waren vrij veel ontslagen door de wetenschappelijke gemeenschap. Callendar, ten minste, leek het afleiden van voldoening van het ponsen van gaten in de conventionele wijsheid van de vermeende experts. “Een aantal van degenen die bekend zijn met de natuurlijke warmte van de uitwisseling van de sfeer, die verder gaan in het maken van ons klimaat en weer, bereid zou zijn om toe te geven dat de activiteiten van de mens kan van invloed zijn op verschijnselen van zo groot een schaal,” schreef hij. Niet gehinderd door de nee-zeggers, de ingenieur zou gaan om een auteur tientallen papers over opwarming van de aarde in de komende dertig jaar.
Ten tweede, zowel Arrhenius en Callendar dacht opwarming van de aarde zou een goede zaak zijn voor de planeet. Arrhenius—duidelijk spreken uit ervaring als een Zweed—voor ogen dat de opwarming van de aarde zou het noorden een veel prettigere plek om te wonen. Callendar geloofde de mens veroorzaakte klimaatverandering zou “voor onbepaalde tijd” vertraging van de terugkeer van de “dodelijke gletsjers,” naast het stimuleren van de productiviteit van de landbouw op hoge breedtegraden. “[I]t kan gezegd worden dat de verbranding van fossiele brandstoffen, of het veen uit de ondergrond of de olie van de 10.000 meter lager, is het waarschijnlijk nuttig zijn voor de mensheid op verschillende manieren, naast het verrichten van warmte en kracht”, Callendar schreef.
Hey, niemand is gelijk in alles.
Roger Revelle en David Keeling
Tijdens de eerste helft van de 19e eeuw, bijna niemand had gehoord van antropogene klimaatverandering. De meeste die beschouwd hadden het idee belachelijk. Maar na de komst van nucleaire energie in 1945, na te denken over de relatie van de mens met de natuur begon te veranderen. Plotseling, hadden de mensen de technologische kracht om te vernietigen van de beschaving, als dat niet het uitroeien van alle leven op de planeet Aarde. Dus waarom zouden we niet van de weersomstandigheden? Op hetzelfde moment, de vooruitgang in de digitale computing en radiative natuurkunde aangeboden wetenschapper de tools die ze nodig hadden om de stof uit Callendar papieren en een moderne kijk op de problemen hij heeft.
Onder wetenschappers: de Amerikaanse oceanograaf Roger Revelle, die diende als directeur van het Scripps Institute of Oceanography (SIO) van 1950 tot 1964. Een argument dat de Aarde wetenschappers waren schoppen in de jaren 1950 was dat de oceanen effectief genoten van alle koolstof mensen zetten in de lucht. De planning voor dit proces, echter, waren onbekend.
Roger Revelle. Afbeelding: San Diego History Center
Revelle deed de wiskunde, en in 1957 werd hij co-auteur van een paper zien dat de aardse oceanen waren niet absorberen van de CO2-zeer snel op. Dit leidde Revelle om te concluderen dat de ophoping van CO2 in de atmosfeer “kan significant worden tijdens de volgende decennia als industriële verbranding van de brandstof blijft stijgen exponentieel.” Revelle was goed bewust van de—zij het beperkte—opwarming van de aarde onderzoek van zijn tijd, en hij besefte al snel dat het klimaat van de Aarde kon worden voor een dramatische verandering in de niet al te verre-toekomst.
Gegeven Revelle ‘ s positie als een gerespecteerd wetenschapper, zijn aanspraken trok de kennisgeving van journalisten en politici. Revelle niet uit de weg van de aandacht. Integendeel, hij was een van de eerste wetenschappers openbare waarschuwingen die de mens “het uitvoeren van een grote experiment” met de sfeer en het klimaat van de Aarde. Hij ging op de plaat, het maken van voorspellingen die de uitstoot van koolstof kunnen delen van het zuidwesten naar het “echte woestijnen,” en dat de Noordpool aan het smelten kan ertoe leiden dat de Sovjet-Unie een maritieme macht door de 21ste eeuw.
Terwijl Revelle kon niet voorspellen dat het dramatisch veranderd wereldwijde geopolitieke landschap door het einde van de eeuw, zijn commentaren heeft een storende lucht van voorwetenschap in het licht van de in Californië lopende 500 jaar droogte, en de recente scramble te vooruitzicht nieuw geopende Arctische wateren voor olie, die door sommigen wel “een nieuwe Koude Oorlog.”
De Keeling-Curve, ontwikkeld door Charles Keeling in 1960. Image Credit: Scripps
Nog steeds zijn veel van Revelle de voorspellingen waren weinig meer dan speculatie. Om dieper te boren in de wetenschap van de opwarming van de aarde, Revelle aangeworven geochemist Charles David Keeling te Scripps aan het hoofd van een nieuwe Atmosferische Kooldioxide programma. Keeling begon de atmosferische CO2-metingen op Mauna Loa, Hawaii, en in Antarctica. Na een paar jaar van moeizame het verzamelen van gegevens, Keeling aangekondigd dat hij had ontdekt dat een stijging van de atmosferische CO2-concentratie, wat de vroegste versie van zijn beroemde “Keeling curve.” Jaar na jaar, die curve zou worden verlengd, zal de trend steeds onmogelijk om te negeren. Tot op de dag van de Keeling-curve blijft een krachtig symbool van de impact van de menselijke samenleving en technologie op de Aarde.
Charles David Keeling ontvangen een medaille van de wetenschap van President Bush in 2001. Afbeelding: Wikimedia
Vijftig jaar geleden laatste maand, Revelle, Keeling, en drie andere prominente klimaatwetenschappers auteur van een rapport voor het President Lyndon Johnson, om hem te waarschuwen, dat de fossiele koolstof-uitstoot met een aanzienlijke impact op het klimaat van de Aarde. Naast de aanleg van de mechanismen van klimaatverandering met grote nauwkeurigheid, het rapport roept kooldioxide een “onzichtbare verontreinigende stof”—een indeling die niet officieel erkend tot dit jaar.
Het maakte ook een aantal voorspellingen over de gevolgen van klimaatverandering, zoals zeespiegelstijging, op Antarctica aan het smelten, en een toename van de zuurgraad van vers water. Klinkt dat bekend? Tot slot, de wetenschappers VN gegevens op fossiele brandstof groei voor de schatting van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer door het jaar 2000-350 delen per miljoen. Het werkelijke cijfer? 370.
***
Velen zien de ontwikkeling van de Keeling-curve als het keerpunt in die opwarming van de aarde stapte uit de schaduw van de rand om zijn plaats als een belangrijk onderwerp van wetenschappelijke discussie. Maar zou het nog dertig jaar, honderden wetenschappelijke artikelen en een aantal vervelende cover-ups voor het idee te sijpelen in het publieke bewustzijn. En voor de maatschappelijke acceptatie van de klimaatverandering is verre van universeel vandaag.
Arrhenius, Callendar, Revelle en Keeling waren al hun tijd vooruit, met behulp van eenvoudige tools en beperkte gegevens om de toekomst te zien met een opmerkelijke helderheid. Als landen over de hele wereld eindelijk gehoor geven aan de raad van wetenschappers, het is de moeite waard het nemen van een moment om te beseffen hoe ver terug in deze paper trail gaat.
Volg de auteur @themadstone
Boven: De Mauna Loa observatory op Hawaii, 1965. Afbeelding Credti: NCAR/HAO