Proprio adesso, una manciata di cittadini motivati ​​di Fort Collins sta facendo qualcosa di un po' fuori dall'ordinario. Stanno raccogliendo dati scientifici all'avanguardia dai loro cortili che potrebbero presto aiutare la NASA a creare mappe dell'inquinamento atmosferico globale.

I volontari fanno parte di una rete di scienziati cittadini per un progetto guidato dalla Colorado State University chiamato CEAMS:misurazioni di aerosol abilitate dai cittadini per satelliti.

L'obiettivo di CEAMS è quello di migliorare la comprensione della qualità dell'aria locale attraverso dispersi, misurazioni a terra. Dati su questa scala potrebbero alla fine aiutare i satelliti della NASA a fornire dati sulla qualità dell'aria a più alta risoluzione di quanto sia possibile oggi.

"La NASA è interessata a risolvere problemi globali, " ha dichiarato il leader del CEAMS John Volckens, Ricercatore del CSU Energy Institute e professore di ingegneria meccanica. "La maggior parte dei governi non può assolutamente permettersi di monitorare l'inquinamento atmosferico". Eppure l'inquinamento atmosferico è una delle principali cause di morte e malattia sul pianeta, responsabile di più morti in tutto il mondo di HIV e malaria messi insieme.

Il monitoraggio dell'inquinamento atmosferico è un'attività complicata e costosa, secondo Volcken. Negli Stati Uniti., l'Agenzia per la protezione dell'ambiente mantiene circa 1, 000 campionatori d'aria attivi per l'inquinamento atmosferico da particolato fine in tutto il paese, circa uno ogni tre contee. Ma l'inquinamento dei veicoli, centrali elettriche, gli incendi boschivi e una miriade di altre fonti variano a scale spaziali molto più fini rispetto al livello della contea.

La NASA utilizza una combinazione di immagini satellitari e algoritmi informatici per modellare l'inquinamento atmosferico, ma i modelli possono solo dire così tanto sui dettagli della qualità dell'aria a livello del suolo. È qui che entra in gioco la squadra della CSU.

"Se vogliamo sviluppare algoritmi migliori per rendere più rappresentative le mappe della qualità dell'aria dalle immagini satellitari, abbiamo bisogno di più dati sul campo, " Volckens ha detto. "Questo progetto è progettato per sviluppare quei set di dati.

Più piccoli, più economico, e più di loro

Tipici monitor EPA che rilevano il particolato inferiore a 2,5 micron, o "PM 2,5, " costa circa $ 30, 000 ciascuno e sono complicati da eseguire. Lo sforzo della CSU CEAMS è focalizzato sulla distribuzione di un gran numero di prodotti compatti, basso costo, strumenti a energia solare che possono essere distribuiti nei cortili da volontari. E con molte mani che fanno lavori leggeri, gli scienziati possono raccogliere meglio, più dati ad alta risoluzione su scala locale rispetto a qualsiasi satellite proveniente dallo spazio.

"Se stabiliamo una rete con 100 monitor in un'area metropolitana, avremo accesso a un set di dati incredibilmente potente che la NASA può utilizzare per migliorare le mappe della qualità dell'aria, "dice Jeff Pierce, professore associato di scienze atmosferiche e co-investigatore del progetto.

I sensori CEAMS effettuano due tipi principali di misurazioni. Uno è la profondità ottica dell'aerosol, o AOD, che è correlato alla quantità di particolato presente in una colonna d'aria verticale dalla Terra allo spazio. L'altro è il PM 2,5 a livello del suolo, che è di maggior preoccupazione per la salute umana. "Queste due misure, presi insieme, sono preziosi non solo per la NASA ma per chiunque sia interessato alla qualità dell'aria locale, "dice Eric Wendt, uno studente laureato in ingegneria meccanica che ha contribuito a progettare il sensore.

Il team interdisciplinare, coinvolgendo ingegneri, scienziati atmosferici, e scienziati sociali, sono tutti membri della CSU Partnership for Air Quality, Clima, and Health (PACH) - un'organizzazione che mette in sinergia le competenze della CSU per fornire soluzioni ai problemi della società all'intersezione della qualità dell'aria, clima e salute. Il team CEAMS comprende Volckens, Pierce e i co-investigatori Shantanu Jathar di ingegneria meccanica e Marilee Long di giornalismo e comunicazione mediatica, così come i membri dei loro gruppi di ricerca.

Il ruolo di Long è aiutare a determinare le migliori pratiche per il reclutamento e la formazione di scienziati cittadini. "La scienza dei cittadini non riguarda solo l'uso delle persone per effettuare misurazioni scientifiche, " ha detto. "C'è un valore anche per loro. Se abbiamo molte persone là fuori che imparano, li stiamo anche incoraggiando a pensare positivamente alla scienza. Il loro feedback ci aiuta anche a progettare strumenti migliori per i futuri volontari".

Attingere a una rete locale

Fortunatamente per il team CEAMS, avevano accesso a un ready-made, rete nazionale di scienza dei cittadini:gli osservatori di neve e pioggia che raccolgono i dati sulle precipitazioni per la Community Collaborative Rain, Rete grandine e neve, CoCoRaHS, attraverso il Colorado Climate Center. Il personale del centro ha messo in contatto i dirigenti del CEAMS con i cittadini locali disposti a fare volontariato per il progetto sull'inquinamento atmosferico.

Il sito web CEAMS contiene video narrati che forniscono istruzioni passo passo su come impostare i monitor e raccogliere dati. Membro del team Casey Quinn, uno studente laureato presso il Dipartimento di Scienze della salute ambientale e radiologica, ha creato un'applicazione per smartphone attraverso la quale gli scienziati cittadini caricano i propri dati direttamente nel team CEAMS.

Ai volontari è stato chiesto di prelevare un campione ogni due giorni per circa due settimane, disse Bonne Ford, ricercatore in scienze atmosferiche e project manager del CEAMS. Gli utenti devono installare i sensori alla luce diretta del sole, o le misurazioni non saranno accurate. Devono imparare a sostituire un filtro, e come utilizzare l'app per caricare i dati.

"Per l'AOD, volevamo che allineassero il sensore e lo impostassero per eseguire la misurazione ogni volta che volevano, " disse Ford. "In questo modo, non devono essere là fuori in nessun momento particolare."

Prossimi passi

La fase pilota in corso di CEAMS è supportata da un $ 160, 000 sovvenzione della NASA. In caso di successo, CEAMS può beneficiare di un secondo round di finanziamento, in quel momento si schiereranno in diverse città tra cui Denver e Los Angeles. Il progetto pilota ha anche ricevuto una sovvenzione dell'Ufficio per lo sviluppo economico e il commercio internazionale del Colorado, che ha fornito un supporto fondamentale per i primi prototipi di sensori CEAMS.