Programmi universitari
Progetti REU
Presso l’Università dell’Arizona, stiamo costruendo un programma per colmare il divario tra studi di laboratorio e sul campo utilizzando l’infrastruttura unica di Biosphere 2. Biosphere 2 offre opportunità uniche per l’esplorazione di questioni complesse nelle scienze della Terra a causa della sua capacità di combinare scale diverse, manipolazione precisa e monitoraggio fine in esperimenti controllati., Costruendo sulla grande rete scientifica presso l’Università di Arizona in idrologia, geologia, geochimica, l’ecologia, la biologia, la fisica, l’ingegneria e le scienze dell’atmosfera, stiamo sviluppando un forte team multidisciplinare di ricercatori che sta intraprendendo la progettazione e l’implementazione di top-notch scienza per affrontare questioni complesse in scienze ambientali., I progetti per gli studenti del REU 2021 includono:
Ecosystem Science, Renewable Energy Production, Food, and Water Sustainability
Greg Barron-Gafford, Department of Geography and Development, and Biosphere 2. Forze esterne (come fattori ambientali e umani) e caratteristiche interne (come l’ecofisiologia delle piante) determinano dove le specie possono vivere e prosperare., Questo nesso è fondamentale per affrontare una delle più grandi sfide del nostro futuro: come massimizzare simultaneamente la produzione di energia rinnovabile e la produzione alimentare senza degradare l’ambiente. L’installazione” Agrivoltaics ” presso B2 fonde la produzione di energia rinnovabile dal solare fotovoltaico con l’agricoltura per studiare gli impatti di questo nuovo approccio sulla funzione delle piante, sull’uso dell’acqua e sulla produzione di biomassa.
Mineral Weathering, Soil Formation and Carbon Sequestration as Influenced by Water Flow and Biota
Katerina Dontsova, Biosphere 2., Progetti in B2 sarebbe messa a fuoco su un terreno di processi di formazione e sviluppo del sottosuolo eterogeneità attraverso idrologico-geochimici attacco diretto di misurazione e modellazione geochimica: cosa succede in basalto copertura LEO piste come risultato di flusso dell’acqua e l’attività biologica; qual è il ruolo di pendenza, posizione, acqua, tempo di residenza e attività microbica totale agli agenti atmosferici, chimici, denudamento, formazione di alta superficie secondaria solidi, e l’accumulo di organici e inorganici di carbonio.,
I microbi come ingegneri del suolo, delle piante e dell’atmosfera della Biosfera 2
Laura Meredith, School of Natural Resources and Environment. In che modo i microbi sopravvivono e prosperano in diversi biomi e diversi compartimenti ecosistemici, tra cui acqua, terreni, superficie e interno delle foglie e aria? In che modo le differenze nei microbiomi dei diversi compartimenti ecosistemici evidenziano la loro capacità di influenzare la biosfera e, in particolare, la sua atmosfera?, La nostra ricerca esplora come le comunità microbiche nella foresta pluviale tropicale e il Landscape Evolution Observatory influenzano la composizione atmosferica dalla loro produzione e consumo di gas in tracce che influenzano il clima e la qualità dell’aria. Gli studenti coinvolti in questo progetto avranno l’opportunità di apprendere metodi di genomica microbica, bioinformatica e chimica atmosferica analitica e contribuire ai preparativi chiave per una campagna di ricerca internazionale nella foresta pluviale tropicale.,
Sviluppare, migliorare e testare un computer-based, Terrestrial Integrated Modeling System (TIMS)
Guo-Yue Niu, Dipartimento di Idrologia& Scienze atmosferiche, e Biosfera 2. TIMS si concentra in particolare sull’interazione tra processi idrologici, microbici, geochimici, geomorfologici ed ecologici sulla superficie terrestre. TIMS si avvale di modelli di comunità all’avanguardia esistenti (ad esempio, CATHY e Noah-MP) e coppie di stati e flussi tra i modelli per studiare l’interazione e il feedback., TIMS è stato sviluppato utilizzando un ciclo di apprendimento modello-sperimentazione, in modo che nuovi dati derivati da modelli fisici B2, ad esempio LEO e la foresta pluviale, possano aiutarci a migliorare la nostra comprensione e parametrizzazione dei processi fondamentali.
Tempo di transito dell’acqua alle scale di captazione
Peter Troch, Dipartimento di Idrologia& Scienze atmosferiche e Biosfera 2 (Direttore scientifico)., Troch studi a scala di bacino idrologico dei processi di misurazione avanzate, la modellazione e la sintesi di: 1) Sviluppare, testare e applicare avanzati metodi di osservazione per idrologico flussi e gli stati a una vasta gamma di scale spaziali e temporali; 2) Sviluppare collinari a scala di bacino modelli idrologici per l’acqua e il trasporto di un soluto; 3) Comprendere idrologico di sintesi alla scala di bacino, con particolare attenzione agli estremi; 4) di Determinare effetti di scala sulla co-evoluzione delle idrogeologico e geochimico dei processi., I risultati contribuiscono a migliorare la gestione delle risorse idriche alla luce dei cambiamenti climatici e di altre influenze umane. Gli studenti possono lavorare sulla stima del tempo di transito dell “acqua utilizzando i dati isotopici stabili da pioggia e campioni streamflow combinati con il campo e il lavoro di laboratorio compreso l” esecuzione delle specifiche laser, e la modellazione matematica dei processi di flusso e di trasporto a scale di bacino utilizzando sia bacini LEO e CZO.
Dinamica delle foreste tropicali e flussi di gas di traccia
Joost van Haren, Biosphere 2., Le foreste tropicali sono tra gli ecosistemi più dinamici del mondo, ma le loro risposte ai cambiamenti climatici sono incerte. B2 offre l’opportunità di studiare gli ecosistemi tropicali in condizioni future (aumento della temperatura, diminuzione delle precipitazioni); l’ampio recinto e le precipitazioni artificiali consentono una determinazione precisa del movimento dell’acqua e del carbonio attraverso il bioma. Gli studenti utilizzano la foresta tropicale B2 per valutare le risposte vegetali, idrologiche e di riciclaggio del carbonio a temperature e precipitazioni alterate.,
Flusso idrologico e trasporto a scale collinari
Minseok Kim e Peter Troch, Biosfera 2. Tracciando (isotopicamente o chimicamente) ‘tagged’ particelle d’acqua ci aiutano a capire percorsi di flusso all’interno di un sistema idrologico. Le colline del Landscape Evolution Observatory (LEO) di Biosphere 2 ci offrono opportunità uniche per condurre esperimenti con particelle d’acqua etichettate e per monitorare quei movimenti all’interno della collina alla risoluzione spazio-temporale senza precedenti. Utilizziamo i dati sperimentali per sviluppare e testare ipotesi, teorie e modelli., Gli studenti coinvolti in questo progetto avranno l’opportunità di imparare come condurre esperimenti e monitorare le colline; analizzare la composizione isotopica e la chimica dei campioni di acqua raccolti presso le colline LEO; apprendere teorie e modelli idrologici di flusso e trasporto.