La curva de Keeling: Mediciones de dióxido de carbono en Mauna Loa

Un Lugar Nacional Emblemático en la Historia de la Química

Otorgado al Observatorio de Mauna Loa de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica el 30 de abril de 2015, y en el Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego el 12 de junio de 2015.

Charles David Keeling, del Instituto Oceanográfico Scripps, fue la principal figura en establecer el registro mundial de dióxido de carbono (CO2) atmosférico. En 1958, Keeling comenzó a medir las concentraciones atmosféricas de CO2 desde el Observatorio Mauna Loa de Hawai. Utilizando procedimientos analíticos rigurosos, desveló nueva información sobre las tendencias del carbono, tanto naturales como causadas por el hombre. La precisión, exactitud y continuidad de las investigaciones de Keeling a lo largo de varias décadas proporcionaron uno de los vínculos científicos más importantes entre la combustión de combustibles fósiles y el cambio climático global debido al efecto invernadero.

El legado de Keeling incluye un programa de mediciones que sigue funcionando a día de hoy, y que proporciona un registro fidedigno de las concentraciones atmosféricas de CO2 considerado la piedra angular de la ciencia climática moderna. La curva de Keeling, el icónico gráfico que presenta estos datos, es un poderoso símbolo del impacto humano en el medio ambiente y del papel de los combustibles fósiles en el cambio climático global.

Charles Keeling frente a su equipo de laboratorio
Charles David Keeling se ganó la fama de ser el principal especialista mundial en estudios sobre el dióxido de carbono atmosférico gracias a su persistencia en el desarrollo de un registro continuo y preciso de las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre.
Instituto Scripps de Oceanografía, Universidad de California San Diego

Primeras teorías e investigaciones sobre los gases de efecto invernadero y el cambio climático

El concepto de efecto invernadero fue propuesto por primera vez en la década de 1820 por el matemático y físico francés Joseph Fourier (1768-1830). Los cálculos de Fourier demostraron que la Tierra debería estar mucho más fría de lo que está, dada la cantidad de energía que recibe del sol. Una de las explicaciones que propuso fue que la atmósfera de la Tierra podría tener un efecto aislante, reteniendo parte del calor que, de otro modo, tendría que reemitirse al espacio. La propuesta de Fourier es considerada la primera hipótesis relacionada con el efecto invernadero.

Durante el siguiente siglo y medio, los científicos debatieron la conexión entre la composición de la atmósfera, las emisiones de gases de efecto invernadero (incluido el CO2) y las temperaturas de la Tierra. Mientras que algunos creían que la rápida emisión de CO2 resultante de la combustión de combustibles fósiles ligada a la industrialización podría provocar un pequeño aumento de las temperaturas globales (Svante Arrhenius, 1859-1927, propuso por primera vez esta conexión en 1896), otros argumentaban que los procesos físicos naturales, como la absorción de CO2 por los océanos, anularían fácilmente cualquier aumento.

Los intentos de medir las concentraciones de CO2 atmosférico mostraban amplias variaciones difíciles de interpretar. En la década de 1950, los investigadores necesitaban una medida precisa, exacta y continua de las concentraciones de CO2 atmosférico.

Por aquel entonces, Charles David Keeling (1928-2005) era becario postdoctoral del departamento de geoquímica del Instituto Tecnológico de California (Caltech). Inició un proyecto de investigación que combinaba su formación académica en química con sus intereses por las geociencias y la naturaleza.

Keeling comenzó a tomar muestras de aire y agua cada pocas horas durante el día y la noche en lugares remotos del oeste de EE.UU. Regresó con sus muestras a Caltech para analizarlas, utilizando un instrumento especialmente construido para cuantificar el CO2. El instrumento, llamado manómetro de gas, controlaba la temperatura, la presión y el volumen, con una precisión del 0,1%. Keeling se sorprendió al ver que las concentraciones de CO2 aumentaban por la noche y disminuían durante el día, con una concentración vespertina casi constante de 310 partes por millón (ppm), independientemente de la ubicación. Estos resultados contrastaban con investigaciones publicadas anteriormente, que estimaban una variabilidad mucho mayor, que oscilaba entre 150 y 350 ppm.

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Gráfico con mediciones inconsistentes de dióxido de carbono
Antes de la investigación de Keeling, las mediciones de dióxido de carbono eran inconsistentes, como se muestra en este gráfico de 1956.
Reproducido con permiso de Miller, L. E., The International Geophysical Year 1957-58 and Chemistry. J. Chem. Ed. 1957, 34 (9), 424, utilizando datos de Fonselius, S., Koroleff, F., y Warme, K., Carbon Dioxide Concentrations in the Atmosphere. Tellus. 1956, 8 (2), 176
Gráfico de la curva de Keeling de las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico, 1958-2015.
Los métodos de Keeling para medir el dióxido de carbono atmosférico revelaron claras tendencias naturales y artificiales. La línea roja irregular muestra las oscilaciones naturales causadas por los ciclos de crecimiento de las plantas, mientras que el aumento a lo largo del tiempo está causado por las actividades humanas, especialmente la quema de combustibles fósiles. El gráfico de los datos de Keeling de Mauna Loa se conoce como la Curva de Keeling.
NOAA

Año Geofísico Internacional, 1957-1958

En 1956, la Oficina Meteorológica de Estados Unidos (que a día de hoy forma parte de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, NOAA, por sus siglas en inglés), así como otras organizaciones de Estados Unidos y del extranjero, estaban preparando programas de investigación para el Año Geofísico Internacional, una colaboración científica multinacional organizada para los años 1957 y 1958. La Oficina Meteorológica tenía previsto medir el CO2 atmosférico en lugares remotos para establecer una línea base de las concentraciones de CO2.

Keeling presentó sus conclusiones a Harry Wexler (1911-1962), director de la División de Investigación Meteorológica de la Oficina Meteorológica. Wexler quedó impresionado por los métodos de Keeling y le ofreció dirigir el programa de CO2 propuesto por la Oficina Meteorológica. Poco después, Keeling recibió una oferta de Roger Revelle (1909-1991), director del Instituto Scripps de Oceanografía, para llevar a cabo sus investigaciones de la Oficina Meteorológica desde el campus de Scripps en La Jolla, California.

Keeling había propuesto tanto a Wexler como a Revelle que podría desplegar una nueva herramienta analítica, llamada analizador de gases por infrarrojos, para realizar mediciones continuas de CO2 en muestras de aire. Los analizadores, diseñados por la Applied Physics Corporation, se calibrarían mediante la técnica manométrica que Keeling había empleado anteriormente en su carrera para obtener datos muy precisos. La Oficina Meteorológica se ofreció a apoyar a los analizadores en lugares de Hawai y la Antártida, y un tercero a bordo de un barco de investigación. Otras muestras serían recogidas en frascos de vidrio en lugares remotos y a bordo de aviones de investigación y se devolverían a Scripps para su análisis.

Keeling se trasladó a La Jolla en agosto de 1956. Inmediatamente comenzó la difícil tarea de preparar el equipo y el protocolo y de contratar al personal necesario para poner en marcha el programa de CO2, cuyo inicio estaba previsto para el mes de julio siguiente.

El primer analizador se envió a la estación Little America de la Antártida a finales de 1956, pero diversos problemas de equipamiento lo dejaron inutilizado hasta el año siguiente. A principios de 1957 se recogió en el Polo Sur la primera de las muestras de los frascos remotos y se envió a Scripps para su análisis, proporcionando los primeros datos del programa. Se preparó un segundo analizador para instalarlo a bordo de un barco de investigación de Scripps, que se puso en marcha en el otoño de 1957. El muestreo con aviones de las Fuerzas Aéreas de Estados Unidos fue la siguiente prioridad.

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El laboratorio de Charles Keeling en Scripps
Laboratorio de Charles David Keeling en el Instituto Scripps de Oceanografía en 1988. El manómetro de gas es el armario de la derecha.
Instituto Scripps de Oceanografía, Universidad de California San Diego

Establecimiento del registro Keeling en Mauna Loa

En marzo de 1958, se instaló un analizador en el Observatorio de Mauna Loa de la Oficina Meteorológica. El observatorio está situado en la remota ladera norte del volcán Mauna Loa, uno de los volcanes de la isla de Hawai (comúnmente conocida como la Gran Isla), y es un lugar ideal para recoger aire prístino, alejado de las influencias humanas. Los empleados de la Oficina Meteorológica se encargaron del difícil trabajo de obtener las mediciones y mantener el instrumento, y transmitieron los datos a Keeling en California para su posterior análisis. La primera lectura de Mauna Loa, fechada el 29 de marzo de 1958, estableció la concentración atmosférica de CO2 en 313 ppm.

Se registraron las medias diarias hasta que los cortes de electricidad interrumpieron el equipo entre mayo y julio. Los datos de los tres primeros meses mostraron un aumento progresivo de las concentraciones de CO2. Cuando se reanudaron las pruebas en julio, se registró un descenso. Otros fallos del equipo provocaron lapsos en los registros de septiembre y octubre. En noviembre, los niveles de CO2 mostraron un nuevo mínimo, para luego aumentar en los meses siguientes. En 1978, recordaba Keeling, "me preocupaba que la concentración fuera irremediablemente errática".

Cuando se completó un año entero de mediciones en 1959, surgió un patrón que empezó a tener sentido. La aparición de oscilaciones estacionales de CO2, con picos en mayo y mínimos en noviembre, reflejaba el impacto de los ciclos de vegetación que prevalecen en todo el hemisferio norte: Las plantas absorben CO2 durante el periodo de crecimiento que va de abril a agosto en un proceso llamado fotosíntesis, algo que reduce los niveles de CO2 atmosférico durante esos meses. En invierno, cuando las plantas pierden su follaje, el carbono almacenado en los tejidos vegetales y los suelos se libera a la atmósfera, lo que aumenta las concentraciones de CO2.

Keeling publicó sus primeros hallazgos en la revista geofísica Tellus en 1960, describiendo el patrón estacional de las variaciones de CO2. Este patrón, nunca antes observado, se conoce ahora como el ciclo respiratorio de la Tierra. Casi al final de su informe, Keeling señaló que "cuando los datos se extienden más allá de un año, los promedios del segundo año son más altos que los del primero". Continuó diciendo que los datos de la Antártida sugerían que el aumento podría estar asociado a la combustión de combustibles fósiles. Aunque Keeling se abstuvo en ese momento de sacar conclusiones sobre el origen de la porción creciente de CO2, está claro que reconocía el papel que podían desempeñar las mediciones de CO2 para comprender la relación entre las emisiones de combustibles fósiles y el cambio atmosférico.

La intención de Revelle era utilizar las medidas de CO2 del Año Geofísico Internacional como una línea base, que podría repetirse de nuevo cada diez años para obtener una comparativa. Sin embargo, los datos de Keeling planteaban la necesidad de un estudio más consistente a largo plazo. Con los conocimientos de Keeling y otros colegas sobre la importancia del CO2 como gas de efecto invernadero, sobraban las razones para continuar el programa de monitorización sin interrupciones.

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Observatorio de Mauna Loa, un pequeño edificio en un campo vacío, en construcción
La construcción del Observatorio de Mauna Loa de la NOAA en 1956. Dos años después, Keeling empezaría a registrar los niveles de dióxido de carbono en esta remota localización volcánica.
NOAA
Enlace a la infografía sobre la curva de Keeling y el cambio climático
Infografía del efecto invernadero, el cambio climático y la curva de keeling.
ACS
Infografía en alta resolución

Proporción de dióxido de carbono en el aire

A medida que Keeling fue acumulando mediciones reales a lo largo de una serie de años, el aumento anual del CO2 atmosférico se hizo más evidente. En cada año sucesivo del registro, el nivel medio anual de CO2 aumentó. Comenzó a vislumbrarse una imagen clara de la relación entre las emisiones de combustibles fósiles, el efecto invernadero y el cambio climático.

Los datos de Keeling también arrojaron luz sobre el ciclo del carbono, un elemento que se mueve entre los océanos, la atmósfera, la biosfera y la geosfera de la Tierra. Cuando el ser humano empezó a explotar combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural (empezando a utilizarlos en grandes cantidades durante la Revolución Industrial), liberó el carbono almacenado en ellos a la atmósfera en forma de CO2.

Aunque los científicos llevaban mucho tiempo sosteniendo la teoría de que el aumento de las emisiones de CO2 liberadas por la combustión de los combustibles fósiles podría provocar un aumento de las temperaturas globales como consecuencia del efecto invernadero, esta idea seguía sin estar demostrada. Los datos de Keeling proporcionaron por fin mediciones atmosféricas reales (nada de estimaciones teóricas) que los científicos podían utilizar para avanzar su comprensión sobre estas conexiones.

Con estos datos, Keeling pudo comparar la cantidad de CO2 que se acumulaba en la atmósfera con las estimaciones de la cantidad de CO2 liberada por la quema de combustibles fósiles. La proporción atmosférica parecía ser de aproximadamente el 55%, lo que significa que aproximadamente la mitad de todo el CO2 liberado por el carbón, el petróleo y el gas natural permanecía en la atmósfera, provocando así el aumento anual de la Curva de Keeling. Esta cifra, comunicada por Keeling y sus colegas de Scripps en 1973, se conoce como "proporción aérea". El resto se disuelve en los océanos, es absorbido por las plantas o se acumula en los suelos.

Conocer la proporción transportada por el aire es necesario no sólo para los científicos que observan el presente y el pasado para describir los impactos que el ser humano ha tenido en la atmósfera, sino también para los que miran hacia el futuro. La proporción aérea observada es fundamental para desarrollar modelos que proyecten los efectos climáticos futuros del aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero, efectos que incluyen el aumento de las temperaturas y del nivel del mar, la acidificación de los océanos y otros fenómenos.

Las investigaciones de Keeling refutaron la creencia generalizada en la comunidad científica de que los intercambios dentro del ciclo del carbono podían mitigar el aumento de los niveles de CO2. Y el continuo aumento anual de las concentraciones de CO2, que se aceleró a lo largo de las décadas, puso de manifiesto el impacto cada vez mayor de la combustión de combustibles fósiles.

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Huellas isotópicas y ciclo del carbono

A finales de la década de 1970, el grupo de Keeling emprendió una ampliación del programa sobre el CO2, planeada desde hace tiempo, en la que se examinaron más detenidamente las fuentes del CO2 atmosférico.

El carbono puede distinguirse por sus isótopos, es decir, átomos de carbono con distinto número de neutrones. Los átomos de carbono que contienen seis protones y seis neutrones (conocidos como carbono-12 o 12C) son el isótopo más común y comprenden aproximadamente el 99% de todo el carbono de la Tierra. Los que contienen un neutrón adicional son el carbono-13, 13C, que comprende alrededor del 1% de todo el carbono. El carbono-14, 14C, con dos neutrones adicionales, constituye solo una cantidad mínima. Los tres isótopos se comportan de forma muy similar en las reacciones químicas, por lo que se mueven por el medio ambiente de forma casi idéntica.

Los isótopos 12C y 13C son estables, es decir, se conservan en el tiempo, mientras que el 14C es el único de los tres que es inestable. Este isótopo, también llamado radiocarbono, se crea en la naturaleza cuando los rayos cósmicos actúan sobre los átomos de nitrógeno de la atmósfera (los ensayos con bombas atómicas también aportaron algo de 14C). Tiene una semivida constante y conocida, lo que significa que el 14C desaparece a un ritmo predecible al convertirse en nitrógeno.

Debido a esa desintegración regular, el radiocarbono puede utilizarse para determinar la edad de los objetos basados en el carbono, como las plantas y los animales fosilizados. Cuanto menos 14C contenga un objeto, más antiguo es. En cambio, la cantidad de 12C y 13C permanece inalterada después de muchos miles de años. Por tanto, las fuentes modernas de CO2, como los organismos vivos, tienen aproximadamente la misma cantidad de 14C que la atmósfera, mientras que las fuentes antiguas, como los combustibles fósiles, no tienen nada.

Los científicos utilizan herramientas analíticas para determinar las proporciones entre 12C, 13C y 14C que se encuentran en diferentes depósitos, como los océanos, la atmósfera, la biosfera y los combustibles fósiles. Estas proporciones se denominan a veces huellas dactilares del carbono. Con estas huellas, los científicos pueden comparar las proporciones de los isótopos de carbono a lo largo del tiempo para seguir el rastro del carbono a medida que pasa de un depósito a otro. Por ejemplo, cuando los combustibles fósiles se queman, añaden 12C y 13C a la atmósfera, pero no 14C. El resultado global es una disminución de la proporción de 14C atmosférico.

Keeling ya había realizado mediciones isotópicas anteriormente mientras realizaba experimentos en los bosques de California, y había planeado continuar con las mediciones isotópicas de sus muestras de aire como parte del programa del Año Geofísico Internacional. Las dificultades de análisis en ese momento le llevaron a dejar de lado esta investigación. En 1978, Keeling retomó los estudios isotópicos, colaborando con un grupo de la Universidad de Groningen, en los Países Bajos, para estudiar las relaciones isotópicas del carbono presente en muestras que databan de 1955.

El primer documento sobre mediciones isotópicas de este periodo se publicó en 1979. En este estudio se mostraba un cambio en la relación 13C/12C que coincidía con las predicciones asociadas a la combustión de combustibles fósiles. El análisis posterior del 14C se utilizó como prueba de que la actual acumulación de CO2 en la atmósfera estaba relacionada con la liberación de bancos de carbono secuestrados durante mucho tiempo: la quema de combustibles fósiles por parte de la humanidad.

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Ilustración del ciclo del carbono
Los datos de Keeling desvelaron nuevos aspectos del ciclo de carbono (ilustrado en la imagen) y reveló que la “proporción aérea”, o el porcentaje de dióxido de carbono de las emisiones de combustibles fósiles que permanece en la atmósfera, era del 55%.
NOAA

"Cuando los datos se extienden más allá de un año, los promedios del segundo año son más altos que los del primero... En el Polo Sur, la tasa de aumento observada es casi la que cabe esperar de la combustión de combustibles fósiles, si no se produce ninguna eliminación de la atmósfera."

Charles David Keeling, "The Concentration and Isotopic Abundances of Carbon Dioxide in the Atmosphere", Tellus XII, 1960

Acción sobre las emisiones de dióxido de carbono

En la década de 1960, un amplio abanico de problemas medioambientales causados por el hombre se había convertido en una seria preocupación entre los científicos y el público, incluidas las emisiones de gases de efecto invernadero y su relación con el cambio climático global.

En 1965, el Comité Asesor Científico del presidente estadounidense Lyndon B. Johnson abordó los problemas de contaminación del aire, el agua y la tierra del país. Revelle, entonces en la Universidad de Harvard, formó parte del Panel de Contaminación Ambiental del comité y presidió un grupo de trabajo sobre el CO2 atmosférico entre cuyos miembros se encontraba Keeling. El grupo de trabajo contribuyó a la parte del informe que se centraba en el CO2, bautizado en este informe como el "contaminante invisible".

Una subsección del informe exploraba los posibles efectos del aumento del CO2 atmosférico en el clima de la Tierra. Estos efectos van desde un aumento significativo de la temperatura media mundial, pasando por el deshielo de las capas de hielo del Ártico y la consiguiente subida del nivel del mar, hasta el aumento de la acidez de las masas de agua. El informe concluyó: "A través de su civilización industrial mundial, el hombre está llevando a cabo, sin saberlo, un enorme experimento geofísico".

Las investigaciones sobre muestras de aire atrapadas en depósitos de hielo polar, realizadas en la década de 1980, revelaron datos sobre los niveles de CO2 que se remontan a cientos de miles de años. Estos datos ampliaron la curva de Keeling y mostraron un sorprendente aumento de las concentraciones de CO2 hasta niveles sin precedentes en más de 800.000 años. Al aumentar rápidamente el ritmo de utilización de los combustibles fósiles, también lo hicieron los niveles de CO2, alcanzando niveles que superan claramente las tendencias naturales.

En este momento, creció la atención a los gases de efecto invernadero y su papel en el cambio climático, y en 1988 las Naciones Unidas crearon el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) para preparar informes y recomendaciones sobre el cambio climático basados en información científica. Su primera evaluación, publicada en 1990, subrayó la importancia de la coordinación internacional en estos temas y sentó las bases para las posteriores acciones de las Naciones Unidas para mitigar el cambio climático abordando su causa: los gases de efecto invernadero aportados por la actividad humana.

En 1992 se ratificó la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, con el objetivo de "estabilizar las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropogénicas [provocadas por el hombre] peligrosas en el sistema climático". Cinco años después, surgió el Protocolo de Kioto, el primer acuerdo internacional que comprometía a los países miembros a reducir el CO2 y otros gases de efecto invernadero.

Casi 40 años después de que los datos de Keeling mostraran por primera vez un aumento del CO2 en la atmósfera (una prueba que respaldaba las teorías que relacionaban las emisiones de gases de efecto invernadero y el cambio climático que se remontaban al siglo XIX) finalmente se adoptaron medidas significativas para reducir las emisiones.

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Gráfico del dióxido de carbono atmosférico durante miles de años antes de 1950
Datos de dióxido de carbono y temperatura atmosférica derivados de las mediciones de los núcleos de hielo de la Antártida de los últimos 800.000 años. La curva de Keeling es el segmento vertical añadido a los datos del núcleo de hielo en la parte superior derecha.
los datos del núcleo de hielo en la parte superior derecha. Reproducido con permiso de Harris, D. C., Charles David Keeling and the Story of Atmospheric CO2 Measurements. Anal. Chem. 2010, 82 (19), 7865-7870, utilizando datos de Lüthi, D.; Le Floch, M.; Bereiter, B.; Blunier, T.; Barnola, J.-M.; Siegenthaler, U.; Raynaud, D.; Jouzel, J.; Fischer, H.; Kawamura, K.; Stocker, T. F. Nature 2008, 453, 379-382.

Observatorio de Mauna Loa de la NOAA

Aunque ya se habían realizado expediciones e instalaciones científicas en la zona, el actual Observatorio de Mauna Loa (MLO, por sus siglas en inglés) se inauguró el 28 de junio de 1956 como el primer asentamiento permanente de investigación en la cima del volcán Mauna Loa, en la isla de Hawai. Establecido originalmente por la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos, el observatorio forma parte ahora de la División de Vigilancia Global de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Durante más de 50 años ha sido el lugar de importantes investigaciones atmosféricas, solares y de otras geociencias.

El MLO se encuentra a una altura de 11135 pies (3393 metros, N. del T.), cerca de la cumbre de la segunda montaña más alta de Hawai. Como volcán activo, Mauna Loa emite ocasionalmente CO2, dióxido de azufre y otros gases que pueden alterar los datos que se registran al aire libre, pero estas variaciones son fácilmente detectables. A pesar de este y otros retos relacionados con su remota ubicación, el MLO proporciona a los investigadores un lugar casi prístino para las observaciones atmosféricas y solares, debido a su ubicación lejos de la actividad humana, la vegetación y el polvo. Una fuerte capa de inversión suprime aún más los contaminantes locales de las zonas más bajas.

Desde 1958, las concentraciones de CO2 atmosférico se han analizado en Mauna Loa de forma casi continua en un programa de investigación con sede en el Instituto Scripps de Oceanografía. La NOAA comenzó sus propias mediciones de las concentraciones de CO2 en Mauna Loa en 1974. Los dos programas se han mantenido en paralelo durante más de 40 años, lo que ha convertido a los datos de Mauna Loa en el principal registro continuo del mundo de las concentraciones de CO2 en la atmósfera.

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El Observatorio de Mauna Loa, un edificio frente a una montaña
El Observatorio de Mauna Loa de la NOAA, donde se toman las principales medidas de dióxido de carbono en la atmósfera desde 1958.
NOAA

Biografía de Charles David Keeling

La carrera de Charles David Keeling en el control del CO2 fue el resultado de la combinación de su formación académica en ciencias y su interés por la naturaleza. Combinando su doctorado en química por la Universidad de Northwestern (1954) con su amor por los lugares naturales del oeste de Estados Unidos, Keeling se incorporó al nuevo departamento de geoquímica del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Pasadena. En pocos años, Keeling había emprendido un programa de investigación basado en el muestreo preciso del CO2 atmosférico en Big Sur (California) y otros espacios naturales. Esta investigación le situó en una posición perfecta para dirigir el programa de vigilancia del CO2 de la Oficina Meteorológica de Estados Unidos durante el Año Geofísico Internacional, que se extendió de julio de 1957 a diciembre de 1958.

A lo largo de una carrera de más de 50 años, Keeling se ganó la fama de ser el principal especialista mundial en estudios sobre el CO2 atmosférico gracias a su persistencia en el desarrollo de un registro continuo y preciso de las concentraciones de CO2 en la atmósfera terrestre.

Keeling estuvo afiliado al Instituto Oceanográfico Scripps desde 1956 hasta su muerte en 2005. Publicó casi 100 artículos de investigación sobre la química atmosférica y el ciclo del carbono. Keeling se enfrentó en numerosas ocasiones a la posible, incluso probable, desaparición de su programa, pero en cada ocasión persistió su investigación. A lo largo de su carrera desarrolló conexiones entre sus datos y el cambio climático que alterarían la forma de estudiar las geociencias e influirían en la opinión popular, así como en las políticas gubernamentales relativas al uso de combustibles fósiles. El programa de Mauna Loa fue un ejemplo destacado de la importancia de la investigación a largo plazo para avanzar en la comprensión científica de los fenómenos de la Tierra.

Keeling recibió numerosos reconocimientos a lo largo de su carrera. Fue elegido miembro de la Academia Americana de las Artes y las Ciencias en 1986 y de la Academia Nacional de las Ciencias en 1994. En 2002, Keeling recibió la Medalla Nacional de la Ciencia, el mayor galardón científico del gobierno de EE.UU., por los logros de toda una vida en la ciencia. En 2005, recibió el Premio Tyler al Logro Medioambiental por su recopilación e interpretación de datos.

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"Las mediciones de Charles David Keeling sobre la acumulación global de dióxido de carbono en la atmósfera sentaron las bases de la profunda preocupación actual por el cambio climático. Son el conjunto de datos medioambientales más importante tomado en el siglo XX".

Charles F. Kennel, Instituto Scripps de Oceanografía, 2005

Dedicatoria y agradecimientos

Dedicatoria del Lugar Nacional Emblemático

La ACS otorgó a la Curva de Keeling el reconocimiento como Hito Químico Histórico Nacional en ceremonias celebradas en el Observatorio Mauna Loa de la NOAA en Hilo, Hawái, el 30 de abril de 2015, y en el Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California, San Diego, el 12 de junio de 2015.

La placa conmemorativa en el Observatorio de Mauna Loa dice así:

En 1958, Charles David Keeling (1928-2005), del Instituto Oceanográfico Scripps, inició un programa de cooperación para el estudio del dióxido de carbono (CO2) atmosférico en el recién creado Observatorio Mauna Loa de la Oficina Meteorológica de Estados Unidos (que ahora forma parte de la NOAA). En 1960, Keeling reveló dos hallazgos significativos, informando de la primera estimación cuantitativa de las oscilaciones estacionales naturales del CO2 de la Tierra, al tiempo que descubría un aumento anual constante del CO2, el gas de efecto invernadero más importante que contribuye al cambio climático global. Keeling avanzó en la comprensión del impacto de la humanidad en la Tierra al vincular las emisiones de combustibles fósiles con el aumento de los niveles de CO2. Su dedicación a las mediciones continuas y precisas permitió que estos datos se convirtieran en un registro inequívoco del aumento global del CO2 y en un icono de la ciencia atmosférica.

La placa conmemorativa del Instituto Oceanográfico Scripps dice:

En 1958, Charles David Keeling (1928-2005), del Instituto Oceanográfico Scripps, inició un programa de cooperación para el estudio del dióxido de carbono atmosférico (CO2) en el recién creado Observatorio Mauna Loa de la Oficina Meteorológica de Estados Unidos y en otros lugares del mundo. En 1960, Keeling reveló dos hallazgos significativos, informando de la primera estimación cuantitativa de las oscilaciones estacionales naturales del CO2 de la Tierra, al tiempo que descubría un aumento anual constante del CO2, el gas de efecto invernadero más importante que contribuye al cambio climático global. Keeling avanzó en la comprensión del impacto de la humanidad en la Tierra al vincular las emisiones de combustibles fósiles con el aumento de los niveles de CO2. Su dedicación a las mediciones continuas y precisas permitió que estos datos se convirtieran en un registro inequívoco del aumento global del CO2 y en un icono de la ciencia atmosférica.

Agradecimientos

Adaptado para Internet de "The Keeling Curve", producido por el programa de Lugares Emblemáticos Nacionales en la Historia de la Química de la ACS en 2015.

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Cuatro funcionarios delante de una placa
Entre los funcionarios que asistieron a la inauguración de la Curva de Keeling en el Observatorio de Mauna Loa de la NOAA (de izquierda a derecha): Tim Lueker, científico investigador del Instituto Scripps de Oceanografía; Russ Schnell, subdirector de la División de Vigilancia Global de la NOAA; John Barnes, jefe de estación del Observatorio Mauna Loa de la NOAA; y Tom Barton, ex presidente inmediato de la ACS.
Tropical Visions Video/ACS
Cinco funcionarios delante de una placa
Entre los funcionarios que asistieron a la inauguración de la Curva de Keeling en el Instituto Scripps de Oceanografía (de izquierda a derecha): Pradeep Khosla, rector de la Universidad de California San Diego; Jim Butler, director de la división de monitorización global de la NOAA; Ralph Keeling, director del programa de CO2 de Scripps; Margaret Leinen, directora de la Institución Oceanográfica Scripps; y John E. Adams, director del Distrito V de la ACS.
Katie Gardner/Institución Oceanográfica Scripps

Recursos de investigación

Lecturas adicionales

Cómo citar esta página

Lugares Emblemáticos Nacionales en la Historia de la Química, La curva de Keeling (consultado el Día de Mes de Año), www.acs.org/landmarks.

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"La curva de Keeling", producido por el programa Lugar Emblemático Nacional en la Historia de la Química de la American Chemical Society en 2015.