Planeta v místnosti s vydýchaným vzduchem

Charles David Keeling se narodil roku 1928 ve Spojených státech amerických a vždy ho fascinovala astronomie. Když byl ještě kluk, postavili s tátou doprostřed místnosti lampu bez stínítka a chodili okolo ní s točícím se glóbusem, aby viděli, jak se mění roční období. Chtěl studovat astronomii na univerzitě, ale končila druhá světová válka a nabídka předmětů byla omezená. Jako hlavní obor si proto vybral chemii a aby se dostal z laboratoře ven do přírody, zvolil si jako vedlejší obor geologii.

Po dokončení doktorátu v roce 1953 dostal za úkol zjistit, zda se dá těžit uran ze žuly. Čtrnáct dní drtil kameny, zatímco se jeho myšlenky ubíraly k modré obloze a oceánu omývajícímu kalifornské pláže, které pozoroval zavřeným oknem.

Nikdo v té době netušil, jak dochází k výměně oxidu uhličitého mezi vodou a vzduchem, kolik CO2 voda pohlcuje a kolik ho do vzduchu vypouští. Keeling proto poprosil svého nadřízeného, aby mu dovolil tuto hádanku rozluštit. Nadřízený souhlasil, Keeling hodil uran a jaderné zbraně za hlavu a plně se začal věnovat měření CO2.

Přístroj na měření koncentrace CO2

V té době ale neexistoval přístroj, který by koncentraci CO2 změřil přesně. Měření sice existovala, ale měla velký rozptyl. Naštěstí se dostal do prodeje tekutý dusík a Keeling si uvědomil, že ho může použít k oddělení CO2 od ostatních složek vzduchu jednoduše vymrazením.

Logo|foto:Český rozhlas

Pomocí hořáku si svařil ze skleněných trubek okruh, ve kterém přečerpával plyny vakuovými pumpami. Když vzduch načerpal do chladné pasti s tekutým dusíkem, oxid uhličitý se proměnil v led. Keeling odsál ostatní plyny, nechal led roztát a změřil tlak čistého CO2 rtuťovým manometrem. Za dvě hodiny dostal nejpřesnější měření na světě, s chybovostí 0,1%.

Kolísání koncentrace CO2

Začal chodit do terénu. K odběrům vzorků používal pětilitrové nádoby, ve kterých vytvořil vakuum. Když přišel na místo odběru, nádobu otevřel, nasál vzduch a zase zavřel. První měření z města vykazovala velké výkyvy, ale naměřené hodnoty z divočiny se pořád točily okolo čísla 310 částic na milion.

Čtěte také

Měřil celé léto roku 1955 - ve dne i v noci - a všiml si, že v noci je vždy koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu nepatrně vyšší, než ve dne. Uvědomil si, že je to způsobeno tím, že rostliny přes den CO2 pohlcují a v noci část vydávají. Jako první člověk změřil účinek fotosyntézy na atmosféru.

Laboratoř na Mauna Loa

Keelingovým cílem bylo co nejpřesněji změřit průměrnou hodnotu CO2 v zemské atmosféře. V dalších letech pokračoval v odběru vzorků během svých výletů do deštných pralesů státu Washington a do horských lesů Arizony. Měření bylo časově náročné, ale do prodeje se dostaly infračervené spektrometry, které koncentraci CO2 měřily rychle, podle toho, kolik infračerveného záření pohlcuje, tedy díky skleníkovému efektu.

Keelingovi se podařilo čtyři takové přístroje koupit. Na měření potřeboval místa daleko od měst. Shodou okolností armáda pod rouškou civilního výzkumu stavěla pozorovací stanici daleko od civilizace, na vrcholu vyhaslé sopky Mauna Loa na Havaji. Dokončili ji v roce 1958. Keeling jeden spektroskop umístil tam, jeden v Antarktidě, jeden cestoval lodí po mořích a jeden zůstal v laboratoři v Kalifornii, kde analyzoval vzorky odebrané z letadel.

Aktuální Keelingova křivka v porovnání s koncentrací CO2 za posledních 800 tisíc let. Data před rokem 1958 jsou z ledovcových jader, data po roce 1958 jsou z měření na Mauna Loa|foto:UC San Diego

Už u prvních výsledků poskočila průměrná hodnota koncentrace CO2 na 313 částic na milion. Tedy v rozmezí tří let o 3 částice na milion. Po několika letech měření byly zřejmé dvě věci; První, že průměrná koncentrace CO2 v atmosféře kolísá podle ročních období (nejvyšší je v květnu a nejnižší v říjnu). Využil tu svůj globus z dětství, protože při pohledu na něj bylo dobře vidět, proč tomu tak je; většina rostlin na planetě roste na severní polokouli, kde je plocha souše větší, než na jižní polokouli. Když je na severní polokouli léto, rostliny pohlcují víc CO2, než v zimě. S určitou nadsázkou můžeme říct, že Keeling změřil dech planety.

Z jeho měření také vyplynulo, že průměrný obsah oxidu uhličitého ve vzduchu roste neustále se zrychlujícím tempem.

Logo|foto:Český rozhlas

Další výzkum

Keelingovo zjištění, že oxidu uhličitého neustále přibývá, přispělo k tomu, že kosmické agentury začaly brát CO2 vážně. Na oběžnou dráhu umístily satelity, které posledních 40 let monitorují vyzařování ze Země do vesmíru a podle frekvencí infračervených spektrálních čar měří vliv jednotlivých skleníkových plynů. Jejich měření potvrzují, že oxidu uhličitého v atmosféře přibývá, a že pohlcuje čím dál víc infračervených paprsků. Množství energie v zemské atmosféře tak přibývá, a to se projevuje oteplováním.

Jen za posledních šedesát let se koncentrace CO2 zvýšila o 90 částic na milion, tedy o nějakých 30 procent! O tolik? Proč? Co se to jen v přírodě může dít? Je to normální? A nemůže za to člověk? To si řekneme příště.

Tento i ostatní záznamy pořadu Meteor najdete v našem Archivu pořadů.