Tévesen össze lehet téveszteni azzal, hogy egy tudományos vásári projekt elmúlt - egy bőröndméretű vízálló doboz, töltött csövekkel, elektronikus vezetékekkel, mérőkkel és LED-es kijelzővel. Whitman Millernek ez a szépsége. Minden könnyen elérhető, viszonylag olcsó és rendkívül kifinomult. Szüksége van a tulajdonságok ilyen kombinációjára. Mivel a válaszok megszerzéséhez sok-sok ilyen dobozt kell telepítenie.
Ebből a történetből
Smithsonian Környezetvédelmi Kutatóközpont Smithsonian Marine Station, Fort Pierce, FloridaMiller a Smithsonian Környezetkutató Központ kutatója, és megpróbálja megérteni a növekvő CO2 hatásait a tengerparti ökoszisztémák vízkémiájára. Az elmúlt 150 évben a fosszilis tüzelőanyagok égetése és más ipari gyártási folyamatok hatalmas mennyiségű CO2-t szállítottak a légkörbe. Ennek nagy része a Föld óceánjaiba került, ahol a tengervízzel reagál és alacsonyabb a pH. Ennek eredményeként a Föld vizei savasabbak lesznek, olyan állapot, amely sok héj nélküli szervezetet eltávolíthat kalciumából, és azzal fenyegethet, hogy megzavarja az egész ökoszisztémát.
Noha az óceán savasodását gyakran nevezik, az emelkedő CO2 hatása nem korlátozódik az óceánvizekre. Csak könnyebb ott látni. Az óceán felülete meglehetősen homogén környezet, ahol a víz koncentrációja a vízben általában egyensúlyban van a légkörben levő CO2-vel - jelenleg körülbelül 399, 6 ppm (ppm). A tudósok figyelik, hogy ez az utóbbi évtizedekben évente 1 ppm sebességgel folyamatosan kúszik.
A történetet azonban nem olyan könnyű elolvasni a part menti ökoszisztémákban, ahol a CO2 koncentrációja egy milliárd rész ezer részében ingadozik egy nap alatt. A part menti rendszerek sokkal összetettebbek, sokkal mozgó alkatrészekkel. Itt a friss víz keveredik sós vízzel. A hőmérséklet és a sótartomány egyik helyről a másikra változhat, és az árapály változásával változhat. Napi oxigénszint emelkedik, amikor a füvek és algák fotoszintetizálódnak, és éjszaka összeomlik, amikor a fotoszintézis leáll. Mindezek a kölcsönhatások a CO2-szintek drámai ingadozását idézik elő. Ezenkívül az egyes helyszíneken és napi szinten is változik. Annak megértése, hogy a globális CO2 viszonylag kicsi növekedése befolyásolja egy olyan sok természetes fluktuációjú rendszert, azt jelenti, hogy pontosan meg kell tanulni, hogyan működik ez a rendszer.
A bőrönd légköri nyomásérzékelőkkel, hőmérséklet-érzékelőkkel, relatív páratartalom-érzékelőkkel és természetesen CO2-érzékelővel van tele. (Kimba Cutlip) "Megpróbáljuk ugratni ezeket a különféle vezetőket" - mondja Miller. „Mert tudjuk, hogy ez nem csak a levegő-tenger egyensúly. Tudjuk, hogy vannak szárazföldi tengeri interfészek. Tudjuk, hogy a fotoszintézis és a légzés biológiai hatásai, valamint a vízbevitel fizikai hatásai vannak különböző helyeken. De ezen mozgatórugók elcsábításához azt tanuljuk, hogy sok-sok mérésre van szükség. Nagyfokú mérési sűrűségre van szükség ennek a speciális foltosságnak és annak köszönhetően, hogy az idővel változik a napi, szezonális és árapályos skálákban. ”
Millernek megfigyelőállomások hálózatára van szüksége az ilyen szintű adatgyűjtéshez, amely hálózat nem volt praktikus, amikor ezt a munkát kezdte. A szükséges ellenőrző műszerekhez óceánbóják és nagy kutatóhajók tartoztak, amelyek műszerenként több tízezer dollárt fizetnek.
Tehát Miller egy másik lehetőség kifejlesztését kezdte meg. Építi saját hordozható, olcsó megfigyelőállomásait, könnyen elérhető elektronikus alkatrészekkel és egy olcsó mikrovezérlővel, ahogyan a hobbi szakemberek használják robotok és mozgásérzékelők készítéséhez. Amit különböztet meg az a különbség, hogy egy kicsi szoba tele van felszereléssel, amely 100 000 dollárba kerül, és egy bőrönd méretű doboz, amely egy csúcskategóriás otthoni meteorológiai állomás ára.
A doboz belsejében a Miller csomagolt barometrikus nyomásérzékelőket, hőmérséklet-érzékelőket, relatív páratartalom-érzékelőket és természetesen egy CO2-érzékelőt tartalmaz. "Ez a fickó itt kevesebb, mint 300 dollárba kerül" - mondja, és az elektronika négyzetére mutat, amely nem nagyobb, mint egy pakli kártya. „Az infravörös gázelemző készülék - ez a szív a CO2-mérés elvégzéséhez.” Azt mondja, hogy az óceánbója következményei 20 000 dollárba kerülhetnek.
Könnyen hozzáférhető elektronikus berendezésekkel és olcsó vízálló dobozokkal Miller és munkatársai közvetlenül a laboratóriumukba építhetik az eszközöket. (Kimba Cutlip) A dobozon kívül, a „nedves oldalon” a csövön keresztül pumpálják a vizet, és kis levegőmennyiséggel egyensúlyba kerülnek. A gázelemző meghatározza a CO2 koncentrációját a levegőben, és egy adatrögzítő 24/7.
„Ez egy innovatív megközelítés - mondja Mario Tamburr -, hogy megvizsgálja a mérések egyszerű, olcsó módját.” Tamburri kutatója a Marylandi Egyetem Környezettudományi Központjának (UMCES). „Jelenleg a legnagyobb probléma az, hogy ezeket a fontos paramétereket megfelelő időbeli és térbeli skálán megfigyelhetjük. Tehát az ilyen típusú nagy időbeli és térbeli felbontási mérések kulcsfontosságúak a savasodási problémák megértéséhez, különösen a parti vizekben. "
Tamburri a tengerparti technológiák szövetségének ügyvezető igazgatója, egy kutatási szervezetek közötti partnerség, amely a tudományos berendezések egyfajta tesztelő laboratóriumát szolgálja. „Az egyik dolog, amit megpróbálunk elősegíteni az új innovációk fejlesztésének és elfogadásának elősegítésében.” Egy éve a Miller egyik megfigyelő állomását üzemelteti az UMCES mólónál, hogy bemutassa képességeit és potenciálját, hogy más felhasználók is van bizonyos bizalom az elfogadásban. ”
Jelenleg három másik CO2-megfigyelő állomás működik. Az egyik a Edgewaterben található Smithsonian Környezetkutató Központban, ahol Miller dolgozik, az egyik a floridi Fort Pierce-i Smithsonian Tengeri Állomáson, a másik a panamai Smithsonian Trópusi Kutatóintézetnél. Miller még nem áll készen arra, hogy hangszereinek tömeggyártását kezdje. Még néhány aprósága van, mielőtt megkezdené a Chesapeake-öbölben megfigyelő helyek hálózatának fejlesztését. Dolgozik azon, hogy a szivattyút kicserélje olyanra, amely kevesebb energiát vesz igénybe, lehetőleg egy olyan, amely napenergiával működik. És reméli, hogy tovább csökkenti az árat (egy állomás jelenleg mintegy 7000 dollárt fizet). Végül azt reméli, hogy bevonja a polgári tudósokat, az önkénteseket, akik hajlandóak őket privát mólójukon tartani.
„Az eszköz aranystandardja az, hogy képes vagy átadni azt polgári tudósnak - mondja -, és azért, hogy képesek legyenek gondoskodni róla, működtetni és fejlesztni az adatokat. Olyannak kell lennie, amelyet valaki, aki nem rendelkezik évekkel és évekig tartó oktatással eszközök használatával, működésbe hozhatja. "
Erre lesz szükség ahhoz, hogy megkapja a szükséges méréseket, hogy valóban megértsük a növekvő CO2 szerepét ezekben a komplex rendszerekben.
A vezérlőkészülék, amelyet Miller "mindazon szívének" nevez, egy kicsi mikroprocesszor, amelyet először hobbistáknak fejlesztettek ki, akik egyszerű robotokat akarnak készíteni. (Kimba Cutlip)
