守望二氧化碳
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1953年，刚刚博士毕业的查尔斯·基林正在犹豫，要不要加入石化行业。
查尔斯·基林研究的课题是有机聚合物。二战后石化行业发展迅猛，势头绝不亚于当代的互联网行业。对于石化行业来说，有机聚合物研究可以指导塑料的制造，正好专业对口。更何况，那个时代的博士很稀少。大型石化公司为了争取这位年轻的博士生，开出的优厚条件，绝不亚于现在的谷歌和苹果。基林的导师已经备好了香槟，准备为自己这位前途无量的学生庆祝了。
但基林正在反省自己的博士。确实，在石化经济的刺激下，有机聚合物研究成为一个火热的方向，基林自己却并不喜欢。为了获得博士学位，基林硬着头皮，读文献、做实验、写论文，花了五年的时间才勉强通过答辩。他更享受的，反而是选修的地质课。这门课是给本科生准备的，基林却毫不介意。他一边听着大地和火山的成因，一边想象自己像地质学家那样攀登高山。基林甚至两次中断自己的博士学业，前往华盛顿州探索雄奇的冰山。基林的家乡位于狂野的中西部，从小就亲近自然。封闭的石化实验室对他来说是一种酷刑。
基林并不在意金钱。基林的家庭不算富裕。但这样糟糕的经济状况源于基林父亲的主动选择。基林的父亲出生贫寒，通过自学进入耶鲁大学，并成为一名收入丰厚的交易员。1929年，当大萧条袭击美国时，基林的父亲通过聪明的投资规避了风险。但大萧条也让基林的父亲反省。他辞职成为一名独立学者，研究大萧条的根源，希望能帮助人们避免类似悲剧的发生。尽管基林不能再享受“富二代”的优裕生活，但他深受父亲的影响。因此，当金钱和信念成为一道单选题时，基林毫不犹豫地选择了后者。
基林在加州理工大学那里谋得博士后的职位，开始了自己的研究生涯。
给基林提供职位的教授是哈里森·布朗。布朗曾服务于曼哈顿计划，并在战后研究核能对环境的影响。基林的第一个任务是研究大理石的放射性，所以每天主要工作就是在地下室碎大石。很快，布朗发现自己的博士后对核能并没有太大的兴趣。他给了基林一个新的课题：研究地表水中溶解的二氧化碳含量。由于直接测量的难度很大，布朗的想通过测量空气的二氧化碳含量来反推。基林开心地接手任务。他选择了风光秀丽的大苏尔自然公园做研究。尽管每晚都要爬出帐篷采集样品，但听着太平洋的海浪声，基林一点也不觉得辛苦。
基林很快发现，布朗教授提出的方法并不可行。但他意外地发现，自己测量的数据有一些特别的昼夜规律。二氧化碳在空气中的含量很少，又总是在变动。植物的光合作用、动植物的呼吸、海洋的吸收、石灰岩的分解等等过程，都会影响到空气中的二氧化碳含量。因此，传统理论普遍认为不同地点的二氧化碳含量存在很大的差别。但在基林的观测中，午后的二氧化碳含量相当固定，都在0.031%上下。为了验证这一结果，基林说服布朗，增加了自己的采样地点。当然，这些都还是风光秀美之地，例如靠近加拿大的雪山和靠近墨西哥的峡谷。
所有的观测验证了基林的观点。基林用简单的地表混合作用就能解释了这一结果，但也向气象学家揭露了一个事实：人们对二氧化碳所知甚浅。当然，数百年的科学实践已经指明了唯一的道路。想要了解一个事物，就必须对它进行反复的观察和测量。但基林需要找到赞助研究的资金。幸好这一点并不困难。1950年代，美国经济繁荣，乐于在科研领域投资。为了在全球范围内与苏联争霸，美国也在积极赞助全球性的地球研究项目。因此，当基林小心翼翼地提出长达18个月的观测方案时，美国气象局局长哈利·韦克斯勒毫不犹豫地批准。有了这笔资金，基林甚至可以在夏威夷和南极建立二氧化碳观测站。
一年半的观测又纠出了文献中的错误。空气中的二氧化碳含量会随着季节变化。夏天，植物繁茂。空气中的碳通过光合作用储存在植物体内，二氧化碳含量随之降低。冬季，树木凋零，碳又随着分解作用进入空气，增加了空气中的二氧化碳。但以前的研究认为二氧化碳最多的时间是最冷的1月。所以当基林看到自己观测到的二氧化碳曲线在1月之后继续上升时，立即被一种恐慌感攫住，生怕是自己的仪器出了问题。到了3月，基林才观测到二氧化碳含量开始下降。基林很快想到，3月正是植物从枯萎到发新芽的交界点，所以观测结果应该是合理的。第二年的观测结果也重复着前一年的规律，从而证明了基林观点。
不满30岁的基林因此成为科学新星。此前，气象泰斗罗斯贝曾经反对基林的项目，认为这个年轻人“只会玩仪器”。基林主要工具是先进的红外线分析仪。仅仅是采购这一核心仪器，就需要六千美元，在当时相当于很多家庭的年收入。相对于基林，罗斯贝侧重于理论，不屑于这种金钱堆积起来的研究。他主持了另一个二氧化碳测量项目，用成本较低的传统方法测量空气中的二氧化碳，然后通过计算的方式来校正其中的误差。但在这场竞争中，基林成为胜利者。他的结果更加精确，成为同行广泛使用的参考。而罗斯贝的项目没能坚持太长时间就宣告终结。这也坚定了美国气象局的决心，继续赞助基林的观测。一年又一年，“基林曲线”变得越来越长。
随着时间的增长，空气中二氧化碳的增加变成清晰的事实。“全球变暖”的理论获得了坚实的观测支持。在基林之前，已经有科学家提出“温室效应”。由于二氧化碳的吸收作用，地球向外散发的红外辐射会被截留。当大气中二氧化碳增加时，地球上的温度也会提高。基林自己的红外观测仪，就是利用了二氧化碳能吸收红外辐射的特点。温室大棚也是利用了这一原理，在密闭的空间内提高二氧化碳含量，从而维持较高的温度。“温室效应”是公认的现象，但很多人反对空气中二氧化碳的增加。他们认为，多余的二氧化碳会被海洋吸收，所以无论人们怎样燃烧化石燃料，都不会造成全球升温。有些媒体甚至会宣传相反的“全球变冷”理论。根据米兰科维奇循环，地球将要走入下一个冰川期。
毫无疑问，基林曲线告诉所有人，不要“小看”人类。人类活动带来的多余二氧化碳，已经难以被自然消化。其实人早就在深刻地影响自然，无论是中世纪的毁林造地，是19世纪伦敦的雾霾，还是20世纪的人工降雨。但在缺乏观测证据时，不同的人总会根据自己的立场，弱化或夸张人类的能力。石化工业当然不认为自己影响了全球温度，汽车工厂老板也总认为雾霾是自然形成。抽象理论上的争锋很难产生赢家，最终的审判官都是严谨的实验和测量。基林的观测让科学界获得共识。更进一步，基于基林的观测，科学家可以定量地计算“温室效应”的结果。根据计算，人类活动能在20世纪造成平均1度的升温，并会在很多长周期自然现象中反映出来：冰川面积缩小、海水温度上升、北方冻土的融化……
讽刺的是，基林曲线获得的关注度，却给观测项目带来很多困难。从1960年代中期开始，政府机构就试图干涉基林的项目。国家研究基金认为基林的研究成果已经达成，拒绝再给基林拨放经费。美国国家海洋和大气管理局也建立了自己的二氧化碳观测站点，并试图接管基林手中的几个观测站。然而，基林对政府机构并不信任。美国国家海洋和大气管理局观测的数据就与基林的观测有相当大的出入。政府机构在执行观测时，出于成本考虑简化了很多步骤，造成结果的精度不足。更糟糕的是，“全球变暖”已经成为公众议题，很容易遭到政治高层的干涉。1980年代，保守主义的总统里根上台后，就拒绝资助环境相关的科研，以免政府的经济政策背上太多的环境成本。很多时候，基林是靠着国际社会和私人基金的援助，才勉强度过难关。
那个在户外贪玩的年轻人，成为一位与庞大机构作战的英雄。正如基林所说：
在我开始科研生涯时，科学从出于好奇的个人追求，变成了需要大量资源的有组织活动…… 我的研究无法通过老式的科研进行，但也让我不得不纠缠于政府机构和政策限制。
基林的二氧化碳观测坚持了下来。每当人们认为基林的研究再无新意时，总有新的发现从中诞生。后来的研究者发现二氧化碳的含量与厄尔尼诺相关。如果基林的观测站早早关闭，这一成果就永远无法达成。基林的坚持也改变了政府的态度。到了2000年，全球的二氧化碳观测机构，包括美国国家海洋和大气管理局在内，都采用了基林的观测标准。
而那个计划一年半的项目，成了基林守护一生的信念。
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