Seda võib ekslikult ajada teaduse messi projekti taha - kohvrisuurune veekindel kast, mis on täidetud torude, elektrooniliste juhtmete, mõõturite ja LED-ekraaniga. Whitman Milleri jaoks on see selle ilu. Kõik on hõlpsasti kättesaadav, suhteliselt odav ja märkimisväärselt kogenud. Ta vajab seda omaduste kombinatsiooni. Kuna otsitavate vastuste saamiseks peab ta installima neid kaste palju ja palju.
Sellest loost
Smithsoniani keskkonnauuringute keskus Smithsoniani merejaam, Fort Pierce, FloridaMiller on Smithsoniani keskkonnauuringute keskuse teadlane ja ta püüab mõista CO2 tõusmise mõju veekeemiale ranniku ökosüsteemides. Fossiilkütuste põletamine ja muud tööstuslikud tootmisprotsessid on viimase 150 aasta jooksul atmosfääri pumpanud tohutul hulgal süsinikku. Suur osa sellest on sattunud Maa ookeanidesse, kus see reageerib mereveega ja alandab pH taset. Selle tagajärjel muutuvad Maa veed happelisemaks - seisund, mis võib koorida paljud kooritud organismid nende kaltsiumist ja ähvardada häirida terveid ökosüsteeme.
Ehkki enamasti viidatakse kui ookeani hapestumisele, ei piirdu CO2 suurenemise mõju ainult ookeanivetega. Seal on lihtsalt lihtsam näha. Ookeani pind on üsna homogeenne keskkond, kus süsinikdioksiidi kontsentratsioon vees on tavaliselt tasakaalus atmosfääri süsinikdioksiidiga - praegu umbes 399, 6 osa miljonis (ppm). Teadlased on jälginud, kuidas see hiilib viimastel aastakümnetel pidevalt kiirusega 1 ppm igal aastal.
Kuid lugu pole nii hõlpsasti loetav ranniku ökosüsteemides, kus süsinikdioksiidi kontsentratsioonid võivad ühe päeva jooksul kõikuda tuhandete miljondikude kaupa. Ranniku süsteemid on palju liikuvamate osadega palju keerukamad. Siin seguneb värske vesi soolase veega. Temperatuur ja soolsus varieeruvad ühest kohast teise ja võivad loodete korral muutuda. Hapniku tase tõuseb päeva jooksul, kui heintaimed ja vetikad sünteesivad, ja hävivad öösel, kui fotosüntees peatub. Kõik need koostoimed põhjustavad CO2 taseme dramaatilist kõikumist. Need varieeruvad ka ühest kohast teise ja iga päev. Mõistmine, kuidas globaalse süsinikdioksiidi suhteliselt väike suurenemine mõjutab süsteemi, kus looduslikud kõikumised on nii suured, tähendab selle süsteemi toimimise selgeks õppimist.
Kohver on täis õhurõhu andureid, temperatuuriandureid, suhtelise õhuniiskuse andureid ja muidugi ka CO2 andurit. (Kimba Cutlip) "Proovime paljusid neist erinevatest juhtidest välja kiusata, " ütleb Miller. „Sest me teame, et see pole ainult õhu ja mere tasakaal. Me teame, et on olemas maismaa ja mere liidesed. Me teame, et erinevates kohtades on fotosünteesi ja hingamise bioloogilisi mõjusid ning vee sisenemise füüsilisi mõjusid. Kuid kõigi nende draiverite peletamiseks õpime, et vajame palju mõõtmisi. Selle erilise laiguse ja selle muutumise tõttu päeva-, hooaja- ja loodete skaalal vajame mõõtmiste suurt tihedust. "
Selle taseme andmete kogumiseks vajab Miller seirejaamade võrku - võrku, mis polnud selle töö alustamisel praktiline. Vajalik seireinstrument oli ookeani poide ja suurte uurimislaevade hind, mis maksis kümneid tuhandeid dollareid instrumendi kohta.
Nii hakkas Miller välja töötama veel ühte varianti. Ta on ehitanud oma kaasaskantavaid odavaid jälgimisjaamu koos hõlpsasti kättesaadavate elektrooniliste komponentidega ja odava mikrokontrolleriga, mida harrastajad kasutavad robotite ja liikumisandurite valmistamiseks. Mida ta välja on tulnud, on erinevus väikese 100 000 dollarit maksva varustust täis toa ja kalli koduse ilmajaama hinnaga kohvri suuruse kasti vahel.
Selle kasti sees on Milleril pakitud õhurõhu andurid, temperatuuriandurid, suhtelise õhuniiskuse andurid ja muidugi ka CO2-andur. "See tüüp maksab siin vähem kui 300 dollarit, " ütleb ta ja osutab elektroonika ruudule, mis pole suurem kui kaardipakk. “Infrapunagaasianalüsaator - see on süsinikdioksiidi mõõtmise ise eesmärk.” Ta ütleb, et ookeanipulgal olev järelmõõtur võib maksta kuni 20 000 dollarit.
Kättesaadavate elektrooniliste seadmete ja odavate veekindlate kastide abil saavad Miller ja tema kolleegid seadmed oma laborisse ehitada. (Kimba Cutlip) Kasti väliselt, märjalt küljelt, pumbatakse vesi läbi toru ja sunnitakse väikese õhukogusega tasakaalustuma. Gaasianalüsaator määrab CO2 kontsentratsiooni selles õhus ja andmesalvesti jälgib 24/7.
"See on uuenduslik lähenemisviis, " ütleb Mario Tamburr, "vaadata lihtsat odavat viisi nende mõõtmiste saamiseks." Tamburri on Marylandi ülikooli keskkonnateaduste keskuse (UMCES) teadusprofessor. „Meie suurim probleem on nüüd nende oluliste parameetrite jälgimine õiges ajalises ja ruumilises skaalal. Niisiis on sellised kõrge ajalise ja ruumilise eraldusvõime mõõtmised võtmetähtsusega hapestumisprobleemide mõistmiseks, eriti rannikuvetes. "
Tamburri on ka teadusuuringute organisatsioonide partnerluse Coastal Technologies Alliance tegevdirektor, mis on omamoodi teadusseadmete katselabor. "Üks asi, mida me proovime teha, on edendada uute uuenduste väljatöötamist ja juurutamist." Ta on juba aasta aega juhtinud Milleri ühte UMCESi muuli seirejaama, et näidata selle võimalusi ja potentsiaali, et ka teised kasutajad saaksid seda teha tunnete teatud kindlust selle vastuvõtmisel. ”
Praegu töötab veel kolm CO2 seirejaama. Üks Smithsoniani keskkonnauuringute keskuses Edgewateris, kus Miller töötab, üks Smithsoniani merejaamas Fort Pierce'is, Florida, ja teine Smithsoniani troopiliste uuringute instituudis Panamas. Miller pole veel valmis alustama oma instrumentide masstootmist. Enne kui ta saab kogu Chesapeake'i lahes seirekohtade võrgustiku välja töötama, on tal veel mõned katsumused. Ta töötab selle nimel, et asendada pump väiksema energiatarbega, eelistatult päikeseenergiaga pumbaga. Ja ta loodab hinda veelgi vähendada (üks jaam maksab nüüd umbes 7000 dollarit). Lõpuks loodab ta värvata kodanike teadlasi - vabatahtlikke, kes soovivad hoida neid oma eramudel.
"Minu instrumendi kuldstandard on see, et saaksite selle kodaniku teadlasele üle anda, " ütleb ta, "ja et nad saaksid seda hooldada, seda käitada ja andmeid arendada. See peab olema midagi, mille keegi, kellel pole aastaid pikki aastaid haridust omandavaid instrumente, suudab selle funktsioneerida. "
See on vajalik selleks, et saada selliseid mõõtmisi, mis on vajalikud süsinikdioksiidi tõusu rolli mõistmiseks nendes keerulistes süsteemides.
Juhtimisseade, mida Miller nimetab selle kõige südameks, on väike mikroprotsessor, mis töötati kõigepealt välja harrastajatele, kes soovivad teha lihtsaid roboteid. (Kimba Cutlip)
