1956年，美國加利福尼亞州斯克里普斯海洋研究所的地球化學(xué)家羅杰·雷維爾和漢斯·修斯指出，必須測定空氣和海洋中的二氧化碳含量，以便 “更清楚認識到預(yù)知的大量工業(yè)生產(chǎn)的二氧化碳可能對未來50年氣候產(chǎn)生的影響”。

換句話說，他們想指出如今的形勢多么可怕。那個時候，他們不得不為這種觀測的重要意義而辯護，在今天看來多么令人驚訝，但在當(dāng)時，科學(xué)家們還不能肯定人類排放的二氧化碳是否真正會在大氣中累積起來。 一些科學(xué)家認為，二氧化碳將被海洋無害地吸收，或被陸地上生長的植物完全吸收。

雷維爾和他為開展該項目而雇用的查爾斯·戴維·基林意識到，他們必須在偏遠地點安裝儀器，這些地點遠離二氧化碳來源地和沉積地，這樣的安排，會引起測定的結(jié)果不規(guī)律地變化。他們選擇的一個地點，幾乎遠離任何人能夠到達的工業(yè)活動地與植物生長地，即南極；另一個地點則位于美國夏威夷州莫納羅亞山頂上新建的氣象站。

莫納羅亞山的監(jiān)測活動，從1958年一直持續(xù)到現(xiàn)在(其間只有一次短暫的中斷)。夏威夷沒有南極洲那么遙遠，它見證了二氧化碳水平急劇升降的情況，二氧化碳水平升降與北半球植物生長季節(jié)同步；但是在每年末，這種溫室氣體的濃度總是高于它12個月前的水平。因此，沒過多久科學(xué)界就認識到雷維爾是正確的，二氧化碳進入大氣，必定有許多留在那里。雷維爾的預(yù)測還表明，很大一部分二氧化碳最終會進入海洋，而且雷維爾很久以前就明白，進入海洋的二氧化碳會徹底改變海水的化學(xué)性質(zhì)。與氣候變化的某些方面不同，這種效應(yīng)本質(zhì)上是海洋酸化，這一點并不存在多少爭議，盡管現(xiàn)在科學(xué)家還在繼續(xù)揭示海洋酸化的全面影響。

海洋酸化對人類影響有多嚴重呢？自工業(yè)革命開始以來，海洋已經(jīng)足足吸收了排放到大氣中的化石燃料碳的一半。

基林進行了半個世紀的記錄，這極有價值，但是連貫起來看，這段時間對評價現(xiàn)狀來說，還是太短了。然而， 通過測定陷入冰芯中的空氣泡，科學(xué)家們已經(jīng)能夠獲得更長時間范圍的信息。根據(jù)這些自然檔案，科學(xué)家們了解到，幾千年來，大氣二氧化碳濃度幾乎恒定不變，但是隨著19世紀工業(yè)化開始，二氧化碳的濃度不斷加大。目前，二氧化碳比幾百年前多了30%，而且，到本世紀末，還可能比以前的水平提高一倍或兩倍。

二氧化碳急劇增加，主要來源是燃燒類化石燃料——煤炭、石油和天然氣(水泥生產(chǎn)和熱帶雨林燃燒也增加了一些二氧化碳，但是為了簡單明了，我們把這部分二氧化碳忽略不計)。與活體生物的成分不同，化石燃料幾乎不含或根本不含放射性形式的碳——碳同位素碳14，碳14的原子核有8個中子，而不是通常的6個中子。化石燃料中，兩種穩(wěn)定碳同位素(碳12和碳13)的比例也是獨一無二的。因此，化石燃料燃燒在大氣中留下了與眾不同的同位素標記，這樣，就沒有人能夠懷疑二氧化碳增加量從何而來了。

化石燃料燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳，其中40%留在大氣中，其余被陸地植被吸收或被海洋吸收。海洋是巨大的自然碳庫，因而到目前為止，進入海洋的化石燃料二氧化碳增量還相對較小。因此，檢測和量化二氧化碳吸收情況，要求特別精確的測量，至少達到千分之一的精度。此外，各個地區(qū)的二氧化碳數(shù)量相去甚遠，要完成這項任務(wù)，就必須投入資源，長期不懈地繪制全世界碳濃度圖。

然而，那些調(diào)查本身并沒有確定：在測定的碳中，哪部分是自然產(chǎn)生的，哪部分是人類排入大氣的。1996年，尼古拉斯·格魯伯（目前在美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校）和他的兩個同事開發(fā)了一種創(chuàng)新技術(shù)，以區(qū)分二氧化碳的來源。檢測結(jié)果表明，自工業(yè)革命開始以來，海洋足足吸收了排放到大氣中的化石燃料碳的一半。

證明這個過程的另一種方法是重復(fù)測量同一海域的碳含量。人們必須將海洋中的化石碳與各種生物來源碳仔細區(qū)分開來，而且觀察時間跨度必須為10年或更久，才能揭示化石燃料燃燒對自然變化產(chǎn)生影響的總體趨勢。

科學(xué)家花了兩個月時間來抽樣檢驗?zāi)洗笪餮笪鞑康奈锢砼c化學(xué)性質(zhì)，調(diào)查范圍從海面到海底，從南極附近開始到赤道附近結(jié)束。他們比較了2005年的觀測結(jié)果和16年前的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)如今南大西洋上部幾百米層面的碳濃度總體上比過去要高，這與海洋一直吸收大氣二氧化碳的觀點相吻合。也就是說，全球海洋正在遭受前所未有的酸化改變，而這種改變恰恰是由化石燃料的碳排放引起的。