Se voi olla erehtynyt tiedemessuhankkeen loppumiseen - matkalaukun kokoinen vesitiivis laatikko, jossa on letkut, elektroniset johdot, mittarit ja LED-näyttö. Whitman Millerille se on sen kauneus. Kaikki on helposti saatavissa, suhteellisen edullinen ja erittäin hienostunut. Hän tarvitsee tuon yhdistelmän ominaisuuksia. Koska saadakseen etsimäänsä vastauksia, hänen on asennettava erät ja paljon näitä laatikoita.
Tästä tarinasta
Smithsonianin ympäristötutkimuskeskus Smithsonianin merenasema, Fort Pierce, FloridaMiller on tutkija Smithsonian Environmental Research Centerissä, ja hän yrittää ymmärtää hiilidioksidin nousun vaikutuksia vesiekemiaan rannikkoekosysteemeissä. Fossiilisten polttoaineiden polttaminen ja muut teolliset valmistusprosessit ovat viimeisen 150 vuoden ajan pumppaaneet valtavia määriä hiilidioksidia ilmakehään. Suuri osa siitä on päätynyt maan valtamereihin, joissa se reagoi meriveden kanssa ja alentaa pH: ta. Seurauksena on, että maapallon vedet ovat happamempia - tila, joka voi poistaa monien kuorittujen organismien kalsiumista ja uhkaa häiritä kokonaisia ekosysteemejä.
Vaikka nousevan hiilidioksidin nousun vaikutusta kutsutaan useimmiten valtamerten happamoitumiseksi, se ei rajoitu merivesiin. Se on vain helpompi nähdä siellä. Merenpinta on melko homogeeninen ympäristö, jossa veden hiilidioksidipitoisuudet ovat yleensä tasapainossa ilmakehän hiilidioksidin kanssa - tällä hetkellä noin 399, 6 miljoonasosaa (ppm). Tutkijat ovat seuranneet sen hiipumista tasaisesti nopeudella 1 ppm vuodessa muutaman viime vuosikymmenen ajan.
Tarinaa ei kuitenkaan ole niin helppo lukea rannikkoekosysteemeissä, joissa hiilidioksidipitoisuudet voivat vaihdella tuhansina miljoonasosina päivässä. Rannikkojärjestelmät ovat paljon monimutkaisempia, ja niiden liikkuvilla osilla on paljon enemmän. Tässä makea vesi sekoittuu suolaveteen. Lämpötila ja suolapitoisuus vaihtelevat paikasta toiseen ja voivat muuttua vuorovesien myötä. Happimäärät nousevat päivällä, kun ruohot ja levät syntetisoituvat, ja kaatuu yöllä, kun fotosynteesi loppuu. Kaikki nämä vuorovaikutukset lisäävät hiilidioksidipitoisuuden dramaattisia vaihteluita. Ne vaihtelevat myös sijainnista toiseen ja päivittäin. Ymmärtäminen, kuinka suhteellisen pieni globaalin hiilidioksidin nousu vaikuttaa järjestelmään, jolla on niin paljon luonnollista heilahtelua, tarkoittaa sen oppimista, kuinka tämä järjestelmä toimii.
Matkalaukkuun on pakattu ilmanpaineanturit, lämpötila-anturit, suhteellisen kosteuden anturit ja tietysti CO2-anturi. (Kimba Cutlip) "Yritämme kiusata monia näistä eri kuljettajista", Miller sanoo. ”Koska tiedämme, että se ei ole vain ilma-meri-tasapaino. Tiedämme, että maalla on merirajapintoja. Tiedämme, että fotosynteesillä ja hengityksellä on biologisia vaikutuksia ja veden syöttämisen fysikaalisia vaikutuksia eri paikoissa. Mutta kiusataksemme näitä kaikkia kuljettajia opimme, että tarvitsemme paljon ja paljon mittauksia. Tarvitsemme suuren mittaustiheyden tämän erityisen hajanaisuuden ja sen vuoksi, miten se muuttuu ajan myötä päivittäisillä, vuodenaikojen ja vuoroveden asteikoilla. "
Miller tarvitsee valvonta-asemien verkon kerätäkseen tämän tason tietoja, verkon, joka ei ollut käytännöllinen, kun hän aloitti tämän työn. Tarvittava valvontalaite oli valtameripoijujen ja suurten tutkimusalusten tavara, joka maksoi kymmeniä tuhansia dollareita instrumenttia kohden.
Joten Miller aloitti uuden vaihtoehdon kehittämisen. Hän on rakentanut omia kannettavia, edullisia valvonta-asemia, joissa on helposti saatavilla olevat elektroniset komponentit ja edullinen mikrokontrolleri, sellaista harrastajat käyttävät robottien ja liiketunnistimien valmistukseen. Hän on keksinyt eron pienen huoneen, joka on varustettu 100 000 dollarilla, ja matkalaukun kokoisen laatikon välillä huippuluokan kodin sääaseman hinnasta.
Tuon laatikon sisällä Miller on pakattu ilmanpaineanturit, lämpötila-anturit, suhteellisen kosteuden anturit ja tietenkin CO2-anturi. "Tämä kaveri täällä maksaa alle 300 dollaria", hän sanoo osoittaen elektroniikan neliön, joka ei ole suurempi kuin korttipakka. ”Infrapunakaasuanalysaattori - tämä on sydän CO2-mittauksen tekemiseen itse.” Hänen mukaansa valtameren poijun seurausinstrumentti voi maksaa jopa 20 000 dollaria.
Miller ja hänen kollegansa voivat helposti saatavissa olevien elektronisten laitteiden ja edullisten vedenpitävien laatikoiden avulla rakentaa laitteet suoraan laboratorioonsa. (Kimba Cutlip) Laatikon ulkopuolella, "märkällä puolella", vesi pumpataan putken läpi ja pakotetaan tasapainoon pienellä tilavuudella ilmaa. Kaasuanalysaattori määrittää hiilidioksidipitoisuuden ilmassa, ja tiedonkeruulaite seuraa 24 tuntia vuorokauden ympäri.
"Tämä on innovatiivinen lähestymistapa", sanoo Mario Tamburr, "tarkastella yksinkertaista edullista tapaa saada nämä mittaukset." Tamburri on Marylandin yliopiston ympäristötieteiden keskuksen (UMCES) tutkimusprofessori. ”Suurimpana ongelmanamme on nyt kyky seurata näitä tärkeitä parametrejä oikeassa ajallisessa ja alueellisessa mittakaavassa. Joten tällaiset korkean ajallisen ja alueellisen resoluution mittaukset ovat avain happamoitumisen ongelmien ymmärtämiseen, etenkin rannikkovesillä. "
Tamburri on myös Coastal Technologies -yhdistyksen johtaja, tutkimusorganisaatioiden välinen kumppanuus, joka toimii eräänlaisena tieteellisten laitteiden testauslaboratoriona. "Yksi asioista, joita yritämme tehdä, on edistää uusien innovaatioiden kehittämistä ja käyttöönottoa." Hän on johtanut yhtä Millerin seuranta-asemista UMCESin laiturilta vuoden ajan osoittaakseen sen kykyjä ja potentiaalia, jotta muutkin käyttäjät voivat sitten on jonkinlainen luottamus sen hyväksymiseen. ”
Tällä hetkellä käytössä on kolme muuta hiilidioksidin tarkkailuasemaa. Yksi Smithsonianin ympäristötutkimuskeskuksessa Edgewaterissä, jossa Miller työskentelee, toinen Smithsonianin meriasemalla Fort Piercessa, Floridassa, ja toinen Smithsonianin trooppisessa tutkimuslaitoksessa Panamassa. Miller ei ole vielä valmis aloittamaan instrumenttiensa massatuottoa. Hänellä on vielä muutama parannus, ennen kuin hän voi alkaa kehittää seurantapaikkojen verkostoa koko Chesapeake-lahden alueella. Hän pyrkii korvaamaan pumpun pumpulla, joka kuluttaa vähemmän virtaa, mieluiten sellaisella, joka toimii aurinkovoimalla. Ja hän toivoo alentavan hintaa entisestään (yksi asema maksaa nyt noin 7000 dollaria). Lopulta hän toivoo saavansa mukaan kansalaistutkijoita, vapaaehtoisia, jotka haluavat pitää heidät yksityisillä laiturillaan.
"Minun instrumenttini kultastandardi on, että pystyt luovuttamaan sen kansalaistutkijalle", hän sanoo, "ja jotta he pystyisivät huolehtimaan siitä, käyttämään sitä ja kehittämään tietoja. Sen on oltava jotain, jonka joku, jolla ei ole vuosien ja vuosien koulutusta välineillä, voi saada sen toimimaan. "
Sitä se aikoo tehdä sellaisten mittausten saamiseksi, joita tarvitaan ymmärtämään hiilidioksidin nousun merkitys näissä monimutkaisissa järjestelmissä.
Ohjauslaite, jota Miller kutsuu "kaiken sydämeksi", on pieni mikroprosessori, joka kehitettiin ensin harrastajalle, joka haluaa tehdä yksinkertaisia robotteja. (Kimba Cutlip)
