サイエンスフェアのプロジェクトが失敗したと誤解される可能性があります。スーツケースサイズの防水ボックスには、チューブ、電線、ゲージ、LEDディスプレイが詰め込まれています。 ホイットマンミラーにとって、それが美しさです。 すべてが簡単に入手でき、比較的安価で、非常に洗練されています。 彼はその質の組み合わせを必要としています。 彼が探している答えを得るために、彼はこれらの箱をたくさんインストールしなければなりません。
この物語から
スミソニアン環境研究センタースミソニアン海洋基地、フロリダ州フォートピアスミラーはスミソニアン環境研究センターの研究者であり、CO2の増加が沿岸生態系の水化学に及ぼす影響を理解しようとしています。 過去150年間、化石燃料の燃焼やその他の工業製造プロセスにより、大量のCO2が大気中に排出されてきました。 その多くは地球の海で終わり、そこで海水と反応してpHを下げます。 その結果、地球の水はより酸性になり、多くの殻になった有機体からカルシウムが取り除かれ、生態系全体を破壊する恐れがある状態になります。
ほとんどの場合、海洋酸性化と呼ばれますが、CO2の増加の影響は海水に限定されません。 簡単に見ることができます。 海面はかなり均質な環境であり、水中のCO2濃度は大気中のCO2と平衡状態にある傾向があります。現在、約399.6百万分率（ppm）です。 科学者は、過去数十年にわたって毎年1 ppmの割合で着実に上昇するのを見てきました。
しかし、CO2濃度が1日で数百万分の1単位で変動する可能性のある沿岸生態系では、話を読むのはそれほど簡単ではありません。 沿岸のシステムははるかに複雑で、多くの可動部品があります。 ここでは、淡水と塩水が混ざり合っています。 温度と塩分は場所によって異なり、潮の干満によって変化する可能性があります。 酸素レベルは、草や藻が光合成する日中に上昇し、光合成が停止する夜にクラッシュします。 これらの相互作用はすべて、CO2レベルの劇的な変動を引き起こします。 また、それらは場所ごとに、そして毎日ベースで異なります。 グローバルCO2の比較的わずかな増加が非常に自然な変動があるシステムにどのように影響するかを理解することは、そのシステムがどのように機能するかを正確に学習することを意味します。
スーツケースには、気圧センサー、温度センサー、相対湿度センサー、そしてもちろんCO2センサーが搭載されています。 （Kimba Cutlip） 「私たちは、これらのさまざまなドライバーの多くをいじろうとしています」とミラー氏は言います。 「私たちはそれが単なる空海平衡ではないことを知っているからです。 私たちは陸海のインターフェースがあることを知っています。 私たちは、光合成と呼吸の生物学的影響と、さまざまな場所での水入力の物理的影響があることを知っています。 しかし、これらの各ドライバーをいじるためには、多くの測定が必要であることを学んでいます。 この特別なパッチ性と、毎日、季節、潮tiのスケールで時間とともに変化するため、高密度の測定が必要です。」
Millerには、そのレベルのデータを収集するための監視ステーションのネットワークが必要です。このネットワークは、この作業を開始したときには実用的ではありませんでした。 必要な監視機器は、機器ごとに数万ドルかかる海洋ブイと大きな研究船のものでした。
そこで、ミラーは別のオプションの開発を開始しました。 彼は、手軽に入手できる電子部品と、ロボットや動き検出器を作るのに趣味で使う安価なマイクロコントローラーを備えた、独自のポータブルで安価な監視ステーションを構築しています。 彼が思いついたのは、10万ドルで鳴り響く機器でいっぱいの小さな部屋と、高級な家庭用気象ステーションの価格のスーツケースサイズの箱の違いです。
その箱の中に、Millerは気圧センサー、温度センサー、相対湿度センサー、そしてもちろんCO2センサーを詰め込んでいます。 「ここのこの男は300ドル以下です」と彼は言い、一組のカードよりも大きくない電子機器の正方形を指しています。 「赤外線ガス分析装置—これがCO2測定そのものの核心です。」彼は、海洋ブイの必需品は最大20, 000ドルかかる可能性があると言います。
ミラーと彼の同僚は、すぐに利用できる電子機器と安価な防水ボックスを使用して、研究室で直接デバイスを構築できます。 （Kimba Cutlip） 箱の外側の「ウェットサイド」では、水がチューブにポンプで送られ、少量の空気と強制的に平衡状態になります。 ガス分析器はその空気中のCO2の濃度を測定し、データロガーは24時間年中無休で追跡します。
「これは革新的なアプローチです」とマリオ・タンバーは言います、「これらの測定値を得るための簡単で安価な方法を見るために」。 「現在の最大の問題は、これらの重要なパラメータを適切な時間的および空間的スケールで監視できることです。 したがって、これらの種類の高時間および空間分解能測定は、特に沿岸水域での酸性化の問題を理解するための鍵となります。」
Tamburriは、科学機器の一種のテストラボとして機能する研究組織間のパートナーシップであるCoastal TechnologiesのAllianceのエグゼクティブディレクターでもあります。 「私たちがやろうとしていることの1つは、新しい技術革新の開発と採用を促進することです。」それを採用することにある程度の自信があります。」
現在、稼働中の他の3つのCO2モニタリングステーションがあります。 ミラーが働いているエッジウォーターのスミソニアン環境研究センター、フロリダ州フォートピアスのスミソニアン海洋基地、パナマのスミソニアン熱帯研究所にある。 ミラーはまだ楽器の量産を開始する準備ができていません。 彼はチェサピーク湾全体の監視サイトのネットワークの開発を開始する前に、さらにいくつかの調整を行います。 彼は、ポンプを、より少ない電力を消費するポンプ、できれば太陽光発電で動作するポンプに交換することに取り組んでいます。 そして彼は、価格をさらに下げることを望んでいます（現在、1つのステーションのコストは約7, 000ドルです）。 最終的に、彼は市民の科学者、彼らを彼らの個人の桟橋で維持することをいとわないボランティアを募ることを望んでいます。
「楽器の私の最大の基準は、それを市民の科学者に引き渡すことができることです」と彼は言います。 何年も何年も楽器を使った教育を受けていない人が機能させることができるものでなければなりません。」
これが、これらの複雑なシステムで上昇するCO2の役割を真に理解するために必要な種類の測定値を取得するために必要なことです。
Millerが「すべての核心」と呼ぶ制御装置は、単純なロボットを作りたい愛好家のために最初に開発された小さなマイクロプロセッサです。 （Kimba Cutlip）
