Klimatolodzy i fizycy atmosfery są dziś zgodni, że wzmożona emisja gazów cieplarnianych przez człowieka przyczynia się do nienaturalnego wzrostu globalnej średniej temperatur. Odkrycie tego problemu nie nastąpiło w jakimś konkretnym momencie, na skutek indywidualnego wysiłku pojedynczego naukowca. To raczej wynik długotrwałej ewolucji wiedzy z zakresu chemii, fizyki, geologii, a także rozwoju metod pomiarów oraz modeli matematycznych.
Oznacza to tyle, że teza o globalnym ociepleniu planety ma wielu ojców i trudno wyróżnić tu jedno nazwisko. Spróbujmy jednak skonstruować listę sześciu (no, właściwie siedmiu) badaczy, którzy w szczególny sposób przybliżyli nas do zrozumienia mechanizmów funkcjonowania ziemskiego klimatu. Kolejność chronologiczna, wedle daty urodzenia.
Eunice Foote i John Tyndall
W pierwszym punkcie postanowiliśmy połączyć dwoje naukowców, ponieważ działali w tym samym czasie i zajmowali się podobną materią. O ile irlandzki fizyk i miłośnik gór John Tyndall cieszy się jeszcze jako taką sławą, o tyle o jego koleżance zza oceanu, Eunice Newton Foote, prawdopodobnie nigdy nie słyszeliście.
Urodzona w 1819 roku wynalazczyni i aktywistka społeczna, jako pierwsza na świecie wysunęła wniosek, jakoby dwutlenek węgla miał istotny wpływ na temperaturę Ziemi. W artykule zamieszczonym na łamach American Journal of Science and Arts, Foote opisała swoje doświadczenia prowadzone na pojemnikach wypełnionych powietrzem o różnym stopniu wilgotności, ciśnieniu oraz stężeniu CO2. Dowodziła, że zarówno para wodna, jak i dwutlenek węgla przyśpieszają ogrzewanie układu pod wpływem promieni słonecznych i spowalnia oddawanie przezeń ciepła. Niestety w połowie XIX stulecia płeć autorki miała spore znaczenie, więc jej publikacja nie zyskała większego rozgłosu.
Niedługo później rok młodszy John Tyndall powtórzył badania Foote, uwzględniając dodatkowo kluczową (jak się okazało) rolę promieniowania w zakresie podczerwonym (jako pierwszy używał tej terminologii, pisząc o infrared undulations). Wykorzystując własnoręcznie skonstruowaną aparaturę, jako pierwszy zaczął mierzyć własności absorpcyjne różnych substancji poza widmem widzialnym. W toku swoich prac potwierdził, że para wodna i dwutlenek węgla sprzyjają ociepleniu, zaś tlen i azot nie.
Guy Stewart Callendar
Brytyjski inżynier interesował się fizyką atmosfery na pół hobbystycznie, zarabiając na chleb pracą nad silnikami spalinowymi. Jednak los chciał, że to właśnie artykuł poświęcony zmianom klimatu pozwolił mu na zapisanie się w historii nauki.
Samo postawienie znajomej tezy o “sztucznej produkcji dwutlenku węgla i jej wpływie na temperaturę” nie byłoby niczym niezwykłym, gdyby nie fakt, że Callendar sformułował ją już w roku… 1938. Brytyjczyk zgromadził dane z 200 stacji meteorologicznych, dochodząc do wniosku, że światowa średnia temperatur rośnie każdego roku o 0,005°C. Wyliczył także, że aż 0,003°C – a więc większość tego wzrostu – ma nienaturalną genezę, związaną z emisją dwutlenku węgla (dlatego mówimy o efekcie Callendara). Publikacja stanowiła ówcześnie raczej ciekawostkę niż powód do wzniecenia alarmu. Sam autor również nie widział powodu do niepokoju, mając nadzieję, że zaobserwowany efekt okaże się przydatny, odsuwając ewentualną groźbę powrotu epoki lodowcowej. Nie mógł wiedzieć, że populacja Ziemi, przemysł oraz emisje gazów cieplarnianych ulegną zwielokrotnieniu w ciągu zaledwie kilku dekad.
Charles Keeling
Powagę sytuacji pozwoliły zrozumieć dopiero starania chemika z kalifornijskiego Scripps Institution of Oceanography, Charlesa Keelinga. W 1958 roku Amerykanin zainicjował program szeroko zakrojonych pomiarów zmian stężenia CO2 w atmosferze, które trwają do chwili obecnej (sam Keeling zmarł w 2005 roku). Równocześnie oznaczano skład izotopowy cząsteczek, co ujawniało ich pochodzenie i pozwoliło m.in. zauważyć cykle sezonowe związane z aktywnością ekosystemów.
Przede wszystkim jednak, zapisy prowadzone na Mauna Loa dobitnie ukazały skalę przemysłowej emisji gazów cieplarnianych oraz ich korelację z rosnącą eksploatacją paliw kopalnych. Było to spore osiągnięcie, bowiem obalało optymistyczne założenie, jakoby rośliny i oceany mogły skutecznie wchłonąć niemal dowolną nadwyżkę dwutlenku węgla. Wykres nazywany często krzywą Keelinga, obrazuje stały, niepokojący trend: stężenie CO2 w powietrzu wzrosło z 315 ppm (cząsteczek na milion) w latach 50., do 415 ppm obecnie. Oznacza to, że wystarczyło nam nieco ponad pół wieku – tyle co nic w geologicznej skali czasu – aby doprowadzić do globalnej zmiany rzędu 25%. Co gorsza, krzywa robi się coraz bardziej stroma…
Wallace Broecker
A teraz człowiek, który wprowadził, a przynajmniej rozpowszechnił samo pojęcie globalnego ocieplenia. Owym wynalazcą był Wally Broecker, autor głośnego artykułu pod tytułem Climatic Change: Are We on the Brink of a Pronounced Global Warming?, który w 1975 roku ukazał się na łamach magazynu Science.
Dla kolegów po fachu, Broecker był przede wszystkim twórcą teorii globalnego pasa transmisyjnego, opisującej głęboki związek systemu prądów oceanicznych z funkcjonowaniem atmosfery. Przewidywał jednocześnie, że nawet niewielkie wahania średniej temperatur mogą wpłynąć np. na osłabienie Prądu Zatokowego, co z kolei doprowadzi do kompletnego rozregulowania światowego klimatu. Należał również do pierwszych naukowców, którzy usiłowali przekonać opinię publiczną, że natura w końcu wystawi nam rachunek za nieograniczoną emisję gazów cieplarnianych. Profesor Uniwersytetu Columbia już w latach 80. wystąpił przed amerykańską Izbą Reprezentantów, apelując o pilne opracowanie nowej strategii dla rozwoju przemysłu i energetyki.
Bawimy się gniewną bestią – systemem klimatycznym, który okazał się bardzo wrażliwy.
Wallace Broecker
Veerabhadran Ramanathan
Urodzony w Indiach wykładowca Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego zasłynął w latach 70. ubiegłego wieku odkryciem, że dwutlenek węgla stanowi główny, ale na pewno nie jedyny kłopot dla atmosfery. Tym samym zwrócił uwagę na rolę metanu oraz chlorofluorowęglowodorów (CFC) w napędzaniu zmian klimatycznych, a przy okazji na destrukcyjny wpływ niektórych związków węgla na warstwę ozonową. Jego badania przyczyniły się również do rozwoju wiedzy na temat właściwości chmur i aerozoli.
Ramanathan pozostaje mocno zaangażowany społecznie. Z jednej strony współdziała z Watykanem, doradzając papieżowi w obszarze polityki klimatycznej i ekologicznej. Z drugiej, kieruje w swojej ojczyźnie Projektem Surya (Słońce w sanskrycie) – mającym na celu wymianę tradycyjnych pieców kuchennych na bezemisyjne kuchenki słoneczne (ang. solar cooker). Oczywiście wszystko w celu popularyzowania odnawialnych źródeł energii oraz ograniczenia poziomu zanieczyszczenia indyjskiego powietrza, które należy do najgorszych na świecie.
Syukuro Manabe
Absolwent Uniwersytetu Tokijskiego i wykładowca Uniwersytetu Princeton, jako jedyny w na tej liście może się pochwalić zdobyciem Nagrody Nobla. Został doceniony w 2021 roku, wraz z Klausem Hasselmannem, za “fizyczne modelowanie klimatu Ziemi, ilościowe określanie jego zmienności oraz przewidywanie globalnego ocieplenia”.
W praktyce Manabe przysłużył się nauce tworzeniem pionierskich modeli komputerowych (już w latach 60. ubiegłego wieku!), które w sposób ilościowy pozwoliły zrozumieć rolę pary wodnej, ozonu oraz dwutlenku węgla, w mechanizmie cyrkulacji atmosfery oraz zmian jej temperatury. Jedna z opracowanych przez niego symulacji wskazywała, że podwojenie ilości dwutlenku węgla przyniesie skutek w postaci wzrostu średniej światowej temperatury o około 2°C – co niestety okazało się prawidłową diagnozą. Prace Japończyka i jego następców, stanowią jeden z fundamentów dla wydawanych cyklinie raportów Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC).