University Programs
REU Projects
An der University of Arizona bauen wir ein Programm auf, um die Lücke zwischen Labor – und Feldstudien zu schließen, indem wir die einzigartige Infrastruktur von Biosphere 2 nutzen. Biosphere 2 bietet einzigartige Möglichkeiten für die Erforschung komplexer Fragen in den Geowissenschaften aufgrund seiner Fähigkeit, unterschiedliche Skalen, präzise Manipulation und Feinüberwachung in kontrollierten Experimenten zu kombinieren., Durch den Aufbau des großen externen wissenschaftlichen Netzwerks an der Universität von Arizona in den Bereichen Hydrologie, Geologie, Geochemie, Ökologie, Biologie, Physik, Ingenieurwissenschaften und Atmosphärenwissenschaften entwickeln wir ein starkes multidisziplinäres Forscherteam, das das Design und den Einsatz erstklassiger Wissenschaft zur Lösung komplexer Fragen in den Umweltwissenschaften übernimmt., Zu den Projekten für 2021-REU-Studenten gehören:
Ökosystemwissenschaft, Produktion erneuerbarer Energien, Nachhaltigkeit von Lebensmitteln und Wasser
Greg Barron-Gafford, Department of Geography and Development und Biosphere 2. Äußere Kräfte (wie Umwelt-und menschliche Faktoren) und innere Merkmale (wie Pflanzenöophysiologie) bestimmen, wo Arten leben und gedeihen können., Dieser Zusammenhang ist entscheidend für die Bewältigung einer der größten Herausforderungen unserer Zukunft – wie wir gleichzeitig die Produktion erneuerbarer Energien und die Lebensmittelproduktion maximieren können, ohne die Umwelt zu schädigen. Die Anlage „Agrivoltaics“ bei B2 verbindet die Erzeugung erneuerbarer Energien aus solarer Photovoltaik mit der Landwirtschaft, um die Auswirkungen dieses neuartigen Ansatzes auf Pflanzenfunktion, Wassernutzung und Biomasseproduktion zu untersuchen.
Mineralische Verwitterung, Bodenbildung und Kohlenstoffbindung durch Wasserfluss und Biota beeinflusst
Katerina Dontsova, Biosphäre 2., Die Projekte auf der B2 konzentrieren sich auf Bodenbildungsprozesse und die Entwicklung der Heterogenität des Untergrunds durch hydrologisch-geochemische Kopplung unter Verwendung direkter Messungen und geochemischer Modellierung: Was passiert in dem Basalt, der die Hänge als Folge des Wasserflusses und der biologischen Aktivität bedeckt; Welche Rolle spielen Hanglage, Wasseraufenthaltszeit und mikrobielle Aktivität bei der totalen Verwitterung, chemischen Denudation, Bildung von Sekundärkörpern mit hoher Oberfläche und Ansammlung von organischem und anorganischem Kohlenstoff.,
Mikroben als Ingenieure des Bodens, der Pflanzen und der Atmosphäre der Biosphäre 2
Laura Meredith, Schule für natürliche Ressourcen und Umwelt. Wie überleben und gedeihen Mikroben in verschiedenen Biomen und verschiedenen Ökosystemkompartimenten, einschließlich Wasser, Böden, Oberfläche und Inneres von Blättern und Luft? Wie zeigen Unterschiede in den Mikrobiomen verschiedener Ökosystemkompartimente ihre Fähigkeit, die Biosphäre und insbesondere ihre Atmosphäre zu beeinflussen?, Unsere Forschung untersucht, wie mikrobielle Gemeinschaften im tropischen Regenwald und im Landschaftsentwicklungsobservatorium die atmosphärische Zusammensetzung beeinflussen, indem sie Spurengase produzieren und verbrauchen, die das Klima und die Luftqualität beeinflussen. Die an diesem Projekt beteiligten Studierenden haben die Möglichkeit, Methoden der mikrobiellen Genomik, Bioinformatik und analytischen Atmosphärenchemie zu erlernen und zu wichtigen Vorbereitungen für eine internationale Forschungskampagne im tropischen Regenwald beizutragen.,
Entwicklung, Verbesserung und Erprobung eines computergestützten, terrestrischen integrierten Modellierungssystems (TIMS)
Guo-Yue Niu, Department of Hydrology & Atmospheric Sciences, and Biosphere 2. TIMS konzentriert sich speziell auf die Wechselwirkung zwischen hydrologischen, mikrobiellen, geochemischen, geomorphologischen und ökologischen Prozessen an der Erdoberfläche. TIMS nutzt bestehende State-of-the-art Community-Modelle (z. B. CATHY und Noah-MP) und Paare Zustände und Ströme zwischen den Modellen Interaktion und Feedback zu studieren., TIMS wird unter Verwendung eines Experimentier-Modell-Lernzyklus entwickelt, so dass neue Daten aus anderen physikalischen Modellen, z. B. LEO und dem Regenwald, uns helfen können, unser Verständnis und die Parametrierung grundlegender Prozesse zu verbessern.
Wasser-Transit-Zeit auf flussgebietsebene
Peter Troch, Abteilung Hydrologie & Atmosphärische Wissenschaften, und die Biosphäre 2 (wissenschaftliche Direktorin)., Troch untersucht hydrologische Prozesse im Einzugsbereich über fortschrittliche Messung, Modellierung und Synthese zu 1) Entwickeln, testen und anwenden fortschrittlicher Beobachtungsmethoden für hydrologische Flüsse und Zustände auf einer Reihe räumlicher und zeitlicher Skalen; 2) hydrologische Modelle im Einzugsbereich für den Wasser-und Solutentransport im Hillslope-to-Catchment-Maßstab entwickeln; 3) hydrologische Synthese auf der Einzugsebene mit besonderem Augenmerk auf Extreme verstehen; 4) Bestimmen des Skaleneffekts auf die Co-Evolution hydrologischer und geochemischer Prozesse., Die Ergebnisse tragen angesichts des Klimawandels und anderer menschlicher Einflüsse zu einer verbesserten Bewirtschaftung der Wasserressourcen bei. Die Studierenden können an der Schätzung der Wasserdurchlaufzeit unter Verwendung stabiler Isotopendaten aus Regen-und Stromflussproben in Kombination mit Feld-und Laborarbeiten arbeiten, einschließlich der Ausführung der Laserspezifikation, und mathematische Modellierung von Fluss-und Transportprozessen auf Einzugswaagen mit LEO-und CZO-Wasserscheiden.
Tropenwalddynamik und Spurengasflüsse
Joost van Haren, Biosphere 2., Tropische Wälder gehören zu den dynamischsten Ökosystemen der Welt, aber ihre Reaktionen auf den Klimawandel sind ungewiss. B2 bietet die Möglichkeit, tropische Ökosysteme unter zukünftigen Bedingungen (erhöhte Temperatur, verminderte Niederschläge) zu untersuchen; Das große Gehäuse und der künstliche Niederschlag ermöglichen eine genaue Bestimmung der Wasser-und Kohlenstoffbewegung durch das Biom. Die Schüler nutzen den B2 Tropical Forest, um Pflanzen -, hydrologische und Kohlenstoffkreislaufreaktionen auf veränderte Temperaturen und Niederschläge zu bewerten.,
Hydrologischer Fluss und Transport auf Bergskalen
Minseok Kim und Peter Troch, Biosphere 2. Tracing (isotopisch oder chemisch) „markierte“ Wasserpartikel helfen uns, Strömungswege innerhalb eines hydrologischen Systems zu verstehen. Das Landscape Evolution Observatory (LEO) Hillslopes at Biosphere 2 bietet uns einzigartige Möglichkeiten, Experimente mit markierten Wasserpartikeln durchzuführen und diese Bewegungen innerhalb des Hillslope mit der beispiellosen räumlich-zeitlichen Auflösung zu überwachen. Wir verwenden die experimentellen Daten, um Hypothesen, Theorien und Modelle zu entwickeln und zu testen., Studenten, die an diesem Projekt beteiligt sind, haben die Möglichkeit zu lernen, wie wir Experimente durchführen und die Hügel überwachen; Isotopenzusammensetzung und Chemie von Wasserproben zu analysieren, die an den LEO-Hügeln gesammelt wurden; hydrologische Strömungs-und Transporttheorien und-modelle zu lernen.