本文最初发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
1969年至1972年,我曾是夏威夷火山观测站的地质学家。虽然我们的重点是附近基拉韦厄火山的喷发,但我们每年都会去一次莫纳罗亚火山顶峰进行大地测量,以监测火山是否正在膨胀并可能喷发。每次攀登过程中,我们都会在“基林实验室”过夜,以帮助我们的身体适应顶峰近14,000英尺海拔处更加稀薄的空气。
缩略图

基林曲线,2018年版。图片来源:维基共享资源(CC BY-SA 4.0)
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-我们“汽车旅馆”的墙上钉着一张最新的手绘图表,记录了基林的二氧化碳测量数据。我和我的HVO同事们当时并不知道,我们正在见证一张图表的萌芽,这张图表最终将记录下人类活动对全球气候变化产生影响的确凿证据!查尔斯·大卫·基林因其实验而功不可没,当然不是在富含二氧化碳的环境中!
在20世纪50年代后期,斯克里普斯海洋研究所的研究科学家查尔斯·大卫·基林正在寻找一个地点,以测试他新开发的地球大气中二氧化碳浓度连续测量技术。他选择在莫纳罗亚火山北侧海拔近11,000英尺处的一个小型美国气象局建筑。
选择这个地点的一个重要考虑因素是它位于太平洋中心附近,远离工业二氧化碳排放源。虽然火山本身也会排放气体,但他认为莫纳罗亚火山排放的二氧化碳污染实验的可能性很小、短暂,而且即使发生也很容易被识别出来,并从长期记录中删除——事实证明这个预测是正确的。
他的测量始于1958年。即使在我2019年写下这些文字时,数据集仍在不断增长。1958年开始的基林仪器测试已被证明是无可辩驳的记录来源,证明人类活动正在向大气中排放越来越多的温室气体二氧化碳。长期数据收集是这一非凡发现的关键。
基林数据图表中显而易见的三个重要特征是
在年度周期中,由于植物生长的年度周期(从大气中吸收一些气体)和腐烂(将其添加回大气中),二氧化碳(CO2)上下波动约百万分之五 (ppm)。
1958年至2019年间,大气中二氧化碳(CO2)的年平均值从约315 ppm增加到近410 ppm。
这种增长的速度随着时间推移而加快。如果将1972年显而易见的数据趋势进行外推,以估计今天的二氧化碳值,结果将是约360 ppm,而不是实际值约405 ppm。如果要举例说明为什么长期数据收集如此重要,这就是一个绝佳的例子。
今天,除了最与世隔绝、漠不关心
,甚至可能完全不好奇的人都知道,地球的气候正在变暖——局部短期天气事件和长期全球天气模式之间的区别是真实存在的。怀疑论者可能会辩称,火山脱气,而不是煤炭和碳氢燃料的燃烧,是大气中温室气体含量增加的来源。当岩浆上升到越来越低的围压时,二氧化碳和其他气态挥发性成分确实会从岩浆中逸出到大气中——就像拔掉香槟酒瓶塞一样。
自基林开始在那里进行测量以来,莫纳罗亚火山只喷发过一次(1984年)。然而,在测量记录中,当时并没有出现突然上升的峰值证据。是的,从每一年来看,世界各地的许多火山都会向地球大气中排放一些二氧化碳和其他温室气体,但其排放量远远小于人类持续燃烧煤炭和碳氢燃料所产生的排放量。
然而,我记忆中的另一件难忘事件表明,火山释放的二氧化碳可能会在局部范围内将地球大气污染到致命浓度。我和我的地质学家同事唐纳德·斯旺森在HVO工作期间,曾在基拉韦厄火山成为这种情况的潜在受害者。
那时,基拉韦厄火山正在一个名为莫纳乌鲁的东裂谷带喷口喷发。前往莫纳乌鲁需要沿着穿过最近熔岩流的小路步行。小路向上延伸数百英尺,到达一个火山口,火山口内有一个躁动不安的循环熔岩湖。这条路的一段穿过一个低洼盆地。在一次徒步前往火山口的途中,在一个对于以几乎持续不断的信风而闻名的岛屿来说异常平静的一天,唐和我突然同时意识到我们无法呼吸。我们身处一个缺氧的空气池中,这个空气池是由从莫纳乌鲁溢出的二氧化碳形成的,二氧化碳是一种相对较重的大气气体,由于没有微风,它沉降到了低洼处。我们迅速撤退。(更多详情,请阅读我2003年出版的《Chasing Lava》一书。)
我们很容易就从这个局部温室气体池中逃脱。对于智人来说,一个更广泛和关乎生存的问题是,如果我们不大幅降低向大气中排放这些
气体的速度——并尽快做到这一点,地球上的人类生命是否还能持续存在。