stringtranslate.com

منحنی کیلینگ

غلظت دی اکسید کربن اتمسفر (CO 2 ) از 1958 تا 2023

منحنی کیلینگ نموداری از تجمع دی اکسید کربن در جو زمین است که بر اساس اندازه گیری های مداوم در رصدخانه Mauna Loa در جزیره هاوایی از سال 1958 تا به امروز انجام شده است. این منحنی به نام دانشمند چارلز دیوید کیلینگ نامگذاری شده است که برنامه نظارت را آغاز کرد و تا زمان مرگش در سال 2005 بر آن نظارت داشت.

اندازه گیری های کیلینگ اولین شواهد قابل توجه از افزایش سریع سطح دی اکسید کربن (CO 2 ) در جو را نشان داد. [1] به گفته نائومی اورسکس ، استاد تاریخ علم در دانشگاه هاروارد ، منحنی کیلینگ یکی از مهمترین آثار علمی قرن بیستم است. [2] بسیاری از دانشمندان منحنی کیلینگ را اولین بار توجه جهان را به افزایش فعلی CO 2 در جو نسبت می دهند. [3]

پس زمینه

قبل از دهه 1950، اندازه گیری غلظت CO 2 اتمسفر به طور موقت در مکان های مختلف انجام می شد . در سال 1938، مهندس و هواشناس آماتور گای استوارت تقویم مجموعه داده‌های CO 2 اتمسفر را از کیو در سال‌های 1898-1901، که میانگین 274 قسمت در میلیون حجمی ( ppmv ) بود، [4] و از شرق ایالات متحده در سال‌های 1936-1938، مقایسه کرد. میانگین ppmv 310 بود و به این نتیجه رسید که غلظت CO 2 به دلیل انتشارات انسانی در حال افزایش است . [5] با این حال، یافته های Callendar به دلیل ماهیت تکه تکه اندازه گیری ها به طور گسترده توسط جامعه علمی پذیرفته نشد. [6] [7]

چارلز دیوید کیلینگ ، از مؤسسه اقیانوس شناسی اسکریپس در کالیفرنیا سن دیگو ، اولین فردی بود که از مارس 1958 به بعد، غلظت CO2 اتمسفر را به طور منظم در قطب جنوب ، و در Mauna Loa ، هاوایی اندازه گیری کرد. [8] کیلینگ قبلاً تکنیک‌های اندازه‌گیری را در مکان‌هایی از جمله بیگ سور در نزدیکی مونتری ، جنگل‌های بارانی شبه جزیره المپیک در ایالت واشنگتن و جنگل‌های کوهستانی مرتفع در آریزونا آزمایش و به کار گرفته بود . [1] او رفتار روزانه قوی CO 2 را مشاهده کرد ، با CO 2 اضافی در شب به دلیل تنفس توسط گیاهان و خاک، و مقادیر بعد از ظهر نماینده "جو آزاد" در نیمکره شمالی . [1]

اندازه گیری های Mauna Loa

رصدخانه Mauna Loa

در سال 1957-1958، سال بین‌المللی ژئوفیزیک ، کیلینگ بودجه‌ای را از اداره هواشناسی برای نصب آنالایزرهای گاز مادون قرمز در مکان‌های دوردست، از جمله قطب جنوب و آتشفشان Mauna Loa در جزیره هاوایی ، دریافت کرد . Mauna Loa به دلیل دور بودن از قاره ها و کمبود پوشش گیاهی به عنوان یک سایت نظارت طولانی مدت انتخاب شد. کیلینگ و همکارانش نسیم ورودی اقیانوس را در بالای لایه وارونگی حرارتی اندازه‌گیری کردند تا آلودگی محلی ناشی از دریچه‌های آتشفشانی را به حداقل برسانند. [8] داده‌ها برای حذف هرگونه تأثیر از آلودگی محلی نرمال‌سازی شدند . به دلیل کاهش بودجه در اواسط دهه 1960، کیلینگ مجبور شد تلاش های نظارت مستمر در قطب جنوب را کنار بگذارد، اما او پول کافی برای حفظ عملیات در رصدخانه Mauna Loa جمع آوری کرد ، که تا به امروز ادامه دارد. [9]

مقاله Keeling's Tellus در سال 1960 اولین رکوردهای ماهانه CO 2 را از Mauna Loa و قطب جنوب (1957 تا 1960) ارائه کرد که یک "چرخه فصلی متمایز ... و احتمالاً افزایش جهانی CO 2 از سال به سال" را یافت. [10] [9] : 41-42  در دهه 1970، به خوبی ثابت شد که افزایش دی اکسید کربن اتمسفر ادامه دارد و به دلیل انتشارات انسانی است. [11] [12]

اندازه گیری دی اکسید کربن در رصدخانه Mauna Loa در هاوایی با یک نوع اسپکتروفتومتر مادون قرمز ، که اکنون به عنوان یک حسگر مادون قرمز غیر پراکنده شناخته می شود ، انجام می شود که با استفاده از استانداردهای سازمان جهانی هواشناسی کالیبره شده است . [13] این نوع ابزار، که در اصل کاپنوگراف نامیده می شد، برای اولین بار توسط جان تیندال در سال 1864 اختراع شد و با ردپای قلم روی یک ضبط کننده نمودار نواری ضبط شد. [14] در حال حاضر، چندین حسگر مبتنی بر لیزر برای کار همزمان با اسپکتروفتومتر مادون قرمز در موسسه اقیانوس‌شناسی اسکریپس اضافه می‌شوند ، در حالی که اندازه‌گیری‌های NOAA در Mauna Loa هنوز از حسگر مادون قرمز غیر پراکنده استفاده می‌کنند .

نتایج و تفسیر

اندازه‌گیری‌های جمع‌آوری‌شده در رصدخانه Mauna Loa نشان‌دهنده افزایش ثابت میانگین غلظت CO 2 اتمسفر از 313 قسمت در میلیون حجمی ( ppmv ) در مارس 1958 به 406 ppmv در نوامبر 2018، [15] با افزایش فعلی 0.26 ± 2.48 (میانگین) ± 2 std dev) ppmv CO 2 در سال. [16] این افزایش در CO 2 اتمسفر به دلیل احتراق سوخت های فسیلی است و در سال های اخیر شتاب گرفته است. از آنجایی که CO2 یک گاز گلخانه ای است ، این امر پیامدهای مهمی برای گرمایش جهانی دارد . اندازه گیری غلظت CO 2 در حباب های هوای باستانی محبوس شده در هسته های یخی قطبی نشان می دهد که میانگین غلظت CO 2 اتمسفر بین 275 تا 285 ppmv در دوران هولوسن (9000 قبل از میلاد به بعد) بود، اما در آغاز قرن نوزدهم شروع به افزایش شدید کرد. [17]

منحنی Keeling همچنین تغییرات چرخه ای حدود 6 ppmv را در هر سال نشان می دهد که مربوط به تغییر فصلی در جذب CO 2 توسط پوشش گیاهی زمین جهان است. بیشتر این پوشش گیاهی در نیمکره شمالی است که بیشتر زمین در آن قرار دارد. از حداکثر در ماه مه، سطح در طول بهار و تابستان شمالی کاهش می یابد زیرا رشد گیاه جدید CO2 را از طریق فتوسنتز از جو خارج می کند . پس از رسیدن به حداقل در ماه سپتامبر، سطح دوباره در پاییز و زمستان شمالی افزایش می‌یابد زیرا گیاهان و برگ‌ها می‌میرند و پوسیده می‌شوند و CO2 دوباره به جو آزاد می‌شود . [10] [12]

میراث

نظارت جهانی

تا حدی به دلیل اهمیت یافته های کیلینگ، [9] NOAA در دهه 1970 شروع به نظارت بر سطوح CO2 در سراسر جهان کرد. [18] امروزه، سطوح CO 2 اتمسفر در حدود 100 سایت در سراسر جهان از طریق شبکه مرجع جهانی گازهای گلخانه ای نظارت می شود. [19] اندازه‌گیری‌ها در بسیاری از مکان‌های جدا شده دیگر روند بلندمدت نشان‌داده‌شده توسط منحنی Keeling را تأیید کرده‌اند، [20] اگرچه هیچ سایتی به اندازه Mauna Loa سابقه طولانی ندارد . [21]

رالف کیلینگ

از زمان مرگ چارلز دیوید کیلینگ در سال 2005، مسئولیت و نظارت بر پروژه به پسر کیلینگ، رالف کیلینگ منتقل شد . در پنجاهمین سالگرد شروع پروژه، کیلینگ جوانتر مقاله ای در مجله Science نوشت و زندگی و کار پدرش را به همراه چگونگی رشد و تکامل پروژه در طول زمان شرح داد. [22] همراه با مواد اندازه گیری دقیق تر و بودجه برای پروژه نظارت بر سطوح CO 2 زمین ، کیلینگ در مورد غرور خود برای کار پدرش و چگونگی ادامه آن در حافظه خود نوشت.

شناخت

در سال 2015، منحنی کیلینگ توسط انجمن شیمی آمریکا به عنوان نقطه عطف شیمی تاریخی ملی تعیین شد . [23] لوح های یادبودی در رصدخانه Mauna Loa و در موسسه اقیانوس شناسی اسکریپس در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو نصب شد .

عبور از 400 ppm در سال 2013

در 9 می 2013، میانگین روزانه غلظت CO 2 در اتمسفر اندازه گیری شده در Mauna Loa از 400 قسمت در میلیون ( ppmv ) فراتر رفت. [24] برآوردهای CO 2 در دوره های زمین شناسی قبلی نشان می دهد که CO 2 از اواسط پلیوسن ، 2 تا 4 میلیون سال پیش به این سطح نرسیده است . [25] این سطح از دی اکسید کربن، که باعث تغییرات آب و هوایی می شود ، حاکی از بدتر شدن مداوم بلایای طبیعی و زیست محیطی است که در صورت عدم کاهش قابل توجه انتشار گازهای گلخانه ای، زیستگاه های انسان و حیوانات روی زمین را به طور فزاینده ای تهدید می کند.

همچنین ببینید

مراجع

  1. ^ abc "منحنی اولیه کیلینگ | برنامه CO2 Scripps". scrippsco2.ucsd.edu . بازیابی شده در 2018-11-24 .
  2. ↑ نائومی اورسکس (۲۳ ژانویه ۲۰۱۷). اختلالات اقلیمی (فیلم). فیلم مستند عالی بایگانی شده از نسخه اصلی در 2021-12-12 . بازبینی شده در 27 آگوست 2017 .
  3. ↑ Nisbet، Euan (2007). "علم سیندرلا" (PDF) . طبیعت . 450 (7171): 789-790. doi : 10.1038/450789a . PMID  18063983.
  4. ^ براون، هوراس تابرر؛ اسکامب، اف (1905). "درباره تغییرات میزان دی اکسید کربن در هوای کیو طی سالهای 1898-1901". Proc. R. Soc. لندن. ب . 76 (507): 118-121. Bibcode :1905RSPSB..76..118B. doi :10.1098/rspb.1905.0004. ISSN  0950-1193. S2CID  97664092.
  5. ↑ تقویم، گای استوارت (1938). "تولید مصنوعی دی اکسید کربن و تاثیر آن بر دما" (PDF) . فصلنامه انجمن سلطنتی هواشناسی . 64 (275): 223-240. Bibcode :1938QJRMS..64..223C. doi :10.1002/qj.49706427503. بایگانی شده از نسخه اصلی (PDF) در 2020-11-12 . بازیابی شده در 2018-11-24 .
  6. ↑ فلمینگ، جیمز راجر (1998). دیدگاه های تاریخی در مورد تغییرات اقلیمی . آکسفورد: انتشارات دانشگاه آکسفورد . شابک 978-0195078701.
  7. ↑ «اثر گلخانه ای دی اکسید کربن». history.aip.org . بازیابی شده در 2018-11-24 .
  8. ↑ اب هریس، دانیل سی (2010). "چارلز دیوید کیلینگ و داستان اندازه گیری دی اکسید کربن اتمسفر " . شیمی تجزیه . 82 (19): 7865-7870. doi :10.1021/ac1001492. ISSN  0003-2700. PMID  20536268.
  9. ↑ abc Keeling، Charles D. (1998). "پاداش و مجازات های نظارت بر زمین". بررسی سالانه انرژی و محیط زیست . 23 : 25-82. CiteSeerX 10.1.1.173.2051 . doi : 10.1146/annurev.energy.23.1.25 . 
  10. ↑ اب کیلینگ، چارلز دی (1960). "غلظت و فراوانی ایزوتوپی دی اکسید کربن در جو" (PDF) . تلوس . 12 (2): 200-203. Bibcode :1960Tell...12..200K. doi : 10.3402/tellusa.v12i2.9366 .
  11. ^ پالس، جک سی. کیلینگ، چارلز دیوید (1965). "غلظت دی اکسید کربن اتمسفر در هاوایی". مجله تحقیقات ژئوفیزیک . 70 (24): 6053-6076. Bibcode :1965JGR....70.6053P. doi : 10.1029/JZ070i024p06053.
  12. ^ آب کیلینگ، چارلز دی. باکاستو، رابرت بی. بینبریج، آرنولد ای. اکدال جونیور، کارل آ. گونتر، پیتر آر. واترمن، لی اس. چین، جان اف اس (1976). "تغییرات دی اکسید کربن اتمسفر در رصدخانه Mauna Loa، هاوایی". تلوس . 28 (6): 538-551. Bibcode :1976Tell...28..538K. doi : 10.3402/tellusa.v28i6.11322 . ISSN  0040-2826.
  13. ^ تانس، پیتر؛ تونینگ، کرک (مارس 2018). "چگونه سطوح CO2 پس زمینه را در Mauna Loa اندازه گیری می کنیم" (PDF) .
  14. ↑ «نمونه برداری از هوا». نیویورک تایمز . 22 دسامبر 2010.
  15. ↑ «میانگین ماهانه اخیر CO2 Mauna Loa». آزمایشگاه تحقیقات سیستم زمین . بازبینی شده در 9 مه 2016 .
  16. ↑ راسموسن، کارل ادوارد. "نرخ رشد دی اکسید کربن اتمسفر".
  17. ^ نفتل، ا. مور، ای. اوشگر، اچ. Stauffer, B. (1985). شواهدی از هسته های یخی قطبی برای افزایش CO 2 اتمسفر در دو قرن گذشته. طبیعت . 315 (6014): 45-47. Bibcode :1985Natur.315...45N. doi : 10.1038/315045a0. S2CID  4321970.
  18. ↑ کیلینگ، چارلز دی (1978). "تأثیر رصدخانه Mauna Loa بر توسعه تحقیقات CO 2 اتمسفر ". در رصدخانه Mauna Loa: گزارش بیستمین سالگرد . (گزارش ویژه اداره ملی اقیانوسی و جوی، سپتامبر 1978)، ویرایش شده توسط جان میلر، صفحات 36-54. بولدر، CO: آزمایشگاه‌های تحقیقات محیطی NOAA .
  19. ^ NOAA، آزمایشگاه سیستم زمین، تحقیقات وزارت بازرگانی ایالات متحده. "بخش نظارت جهانی ESRL - شبکه مرجع جهانی گازهای گلخانه ای". www.esrl.noaa.gov . بازیابی شده در 2018-11-25 .
  20. ^ روندهای غلظت CO2 ایستگاه های جهانی. برنامه Scripps CO 2 .
  21. ^ کیلینگ، چارلز دی. وورف، تی پی (2004). "CO2 اتمسفر از نمونه های هوای پیوسته در رصدخانه Mauna Loa، هاوایی، ایالات متحده آمریکا" بایگانی شده از نسخه اصلی در 03-03-2016 . بازیابی 2007-10-17 .
  22. ↑ کیلینگ، رالف اف (2008). "ثبت علائم حیاتی زمین". علم . 319 (5871): 1771–1772. doi :10.1126/science.1156761. ISSN  0036-8075. PMID  18369129. S2CID  206512305.
  23. ↑ "منحنی کیلینگ - انجمن شیمی آمریکا". انجمن شیمی آمریکا بازیابی شده در 2018-11-25 .
  24. ^ شوستاک، رندی (2013). دی اکسید کربن در Mauna Loa، هاوایی به 400ppm می رسد. Eos، معاملات اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا . 94 (21): 192. Bibcode :2013EOSTr..94Q.192S. doi : 10.1002/2013eo210004 . ISSN  0096-3941.
  25. ^ مونتین، فن. "پسر پیشگام علم آب و هوا در مورد یک نقطه عطف هشیارانه فکر می کند". Yale Environment 360 . دانشکده جنگلداری و مطالعات محیطی ییل. بایگانی شده از نسخه اصلی در 8 ژوئن 2013 . بازبینی شده در 14 مه 2013 .

لینک های خارجی

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی مربوط به منحنی‌های کیلینگ موجود است .