Bali in de ban van klassieke koolstofcurve

Op Bali wordt nieuw klimaatbeleid bepaald. Vijftig jaar geleden begonnen de metingen die de angst voor het broeikaseffect opwekte.

,,Keeling is een rare vent. Hij is bezeten van dat CO2-meten. Hij wil het meten met de grootste precisie en de grootste accuratesse die hij voor mogelijk houdt.” Zo is Charles David Keeling achteraf beschreven door de Amerikaanse oceanograaf Roger Revelle, de visionaire onderzoeker van het Scripps Institute of Oceanography in San Diego die Keeling uiteindelijk aan de middelen hielp om aan zijn metingen te beginnen.

Dit najaar is het precies vijftig jaar geleden dat Keeling vanaf de zuidpool en vanaf een hoge vulkaan op Hawaii begon aan het onderzoek van de CO2-concentratie van de atmosfeer. De jonge postdoc van het California Institute of Technology ontwierp zijn eigen meetapparatuur en die was binnen korte tijd zo nauwkeurig dat hij al na twee jaar kon vaststellen dat de CO2-concentratie steeg. Op de zuidpool waar het CO2-signaal tamelijk rustig is lukte dat het eerst. Op de Mauna Loa, die hoge vulkaan midden in de Stille Oceaan, pas een jaar later.

Na 48 jaar ononderbroken meten stierf Keeling plotseling in de zomer van 2005. In de necrologieën is hij vergeleken met Tycho Brahe, de zestiende eeuwse Deense astronoom die met zijn nauwkeurige metingen de ontdekkingen van Kepler en Newton mogelijk maakte. Keeling is een nieuw voorbeeld van de wetenschapper die stug vasthoudt aan de zelfgekozen taak en daardoor tot grote resultaten komt. De gegevens die Keeling in 48 jaar verzamelde zijn een icoon van deze tijd geworden.

De ‘Keeling curve’ laat zien hoe op zo'n hoge vulkaan midden in de Stille Oceaan de CO2-concentratie in een voorspelbaar ritme op en neer gaat met de seizoenen. Al in 1960 trok Keeling in het tijdschrift Tellus de juiste conclusie uit de zaagtand-figuur die hij registreerde. Hij wordt veroorzaakt door de enorme bossen van Canada en Rusland. Als die in april weer nieuw blad maken en veel CO2 gaan opnemen daalt de atmosferische CO2-concentratie uiteindelijk met wel 2 procent. Dat gaat door tot de groei stopt in oktober, daarna krijgt de vertering van afgevallen blad en dode vegetatie weer de overhand. Op het zuidelijk halfrond bevinden zich geen grote bossen die met een tegengestelde groei de invloed van de noordelijke bossen kunnen opheffen. De tropische regenwouden hebben geen dominante ritmiek.

Het schokkendst aan de Keeling-curve is de gestage stijging die hij laat zien, een stijging die almaar sneller gaat. Ook die kreeg van Keeling al in 1960 de juiste duiding: hij is het gevolg van verbranding van fossiele brandstoffen. Het was niet zo moeilijk om tot die conclusie te komen want hij had zowel op Hawaii als op de zuidpool veel last gehad van de uitstoot van verbrandingsmotoren die zijn waarnemingen bedierven. Op Hawaii werd hij bovendien gehinderd door de uitstoot van de vulkaan zelf, want de Mauna Loa is nog actief en blaast geregeld CO2 de atmosfeer in. Keeling verwijderde de verstoorde metingen uit zijn waarnemingen.

Keeling was in 1957 aan zijn metingen begonnen om aan te tonen dàt de CO2-concentratie van de atmosfeer steeg. Juist in dat jaar waren Roger Revelle en de geochemicus Hans Suess in een inmiddels klassiek artikel, ook in Tellus, tot de conclusie gekomen dat het verbruik van fossiele brandstoffen (steenkool, olie, aardgas) niet zonder gevolgen kon blijven voor de atmosfeer. Hoe in de jaren vijftig langzaam de interesse voor ontwikkelingen in de atmosferische CO2-concentratie begon te groeien is aantrekkelijk beschreven door Spencer R. Weart in het boek ‘The discovery of global warming’. Weart legt het begin bij Gilbert Plass die onderzoek deed aan infrarode straling en absorbtie, vooral omdat daarvoor militaire belangstelling was. In een zijstapje kon Plass met behulp van de moderne computers aantonen dat de oude Arrhenius in 1896 gelijk had: als de concentratie CO2 zou stijgen zou het warmer worden. Keeling, au fond meer in het gas CO2 zelf geïnteresseerd, las het stuk van Plass en ging aan het meten.

Of de inzet van fossiele brandstof wel of niet tot een stijging van de CO2-concentratie kon leiden stond nog lang niet vast. Halverwege de jaren vijftig overheerste de opvatting dat de oceanen het geproduceerde CO2 makkelijk zouden kunnen opnemen en afvoeren naar de diepte. Maar Hans Suess zaaide twijfel: hij onderzocht het 14 C-gehalte van levende bomen en oud hout en ontdekte dat het 14C-gehalte van het CO2 in de lucht lager was dan eeuwen eerder. Het radioactieve 14C ontstaat door kosmische straling hoog in de atmosfeer, hoopt zich op in planten maar is in steenkool en het daaruit gevormde CO2 niet meer aanwezig. De oceanograaf Revelle haalde Suess naar Scripps om samen verder te werken. Eerst is dan hun conclusie dat de CO2-concentratie toch niet stijgen kan, maar na nieuwe berekeningen wijzigt Revelle zijn standpunt. Het kan wèl, schrijft hij in Tellus. Kort daarop vraagt hij Keeling met zijn metingen te beginnen. Na twee jaar was Keeling eruit.