Just nu, en handfull motiverade Fort Collins -medborgare gör något lite ovanligt. De samlar nyskapande vetenskaplig data från sina bakgårdar som snart kan hjälpa NASA att skapa kartor över global luftföroreningar.

Volontärerna ingår i ett nätverk av medborgarforskare för ett projekt som leds av Colorado State University och kallas CEAMS:Citizen-Enabled Aerosol Measurements for Satellites.

Målet med CEAMS är att förbättra förståelsen för lokal luftkvalitet genom spridda, markbaserade mätningar. Data i denna skala kan så småningom hjälpa NASA-satelliter att tillhandahålla data med högre upplösning av luftkvalitet än vad som är möjligt idag.

"NASA är intresserad av att lösa globala problem, "sade CEAMS -ledaren John Volckens, CSU Energy Institute forskare och professor i maskinteknik. "De flesta regeringar har inte råd att övervaka luftföroreningar alls." Ändå är luftföroreningar en ledande dödsorsak och sjukdom på planeten - ansvarig för fler dödsfall världen över än hiv och malaria tillsammans.

Övervakning av luftföroreningar är en knepig och dyr affär, enligt Volckens. I USA., Naturvårdsverket har cirka 1, 000 aktiva luftprovtagare för luftföroreningar av fina partiklar i landet - ungefär en för vart tredje län. Men föroreningar från fordon, kraftverk, skogsbränder och en mängd andra källor varierar med mycket finare rumsliga skalor än länsnivån.

NASA använder en kombination av satellitbilder och datoralgoritmer för att modellera luftföroreningar, men modeller kan bara säga så mycket om detaljer om luftkvalitet på marknivå. Det är där CSU -teamet kommer in.

"Om vi ​​vill utveckla bättre algoritmer för att göra luftkvalitetskartorna från satellitbilder mer representativa, vi behöver mer data på plats, "Sade Volckens." Detta projekt är utformat för att utveckla dessa datamängder.

Mindre, billigare, och fler av dem

Typiska EPA -bildskärmar som detekterar partiklar mindre än 2,5 mikron, eller "PM 2.5, "kostar ungefär $ 30, 000 vardera och är komplicerade att köra. CSU CEAMS -insatsen är inriktad på att distribuera ett stort antal kompakta, låg kostnad, soldrivna instrument som kan användas på bakgårdar av volontärer. Och med många händer som gör lätt arbete, forskarna kan samla bättre, mer högupplösta data i lokal skala än vilken satellit som helst från yttre rymden.

"Om vi ​​upprättar ett nätverk med 100 bildskärmar över ett tunnelbana, vi kommer att ha tillgång till en otroligt kraftfull datauppsättning som NASA kan använda för att förbättra kartor över luftkvalitet, "säger Jeff Pierce, docent i atmosfärisk vetenskap och medforskare i projektet.

CEAMS -sensorerna tar två primära typer av mätningar. Det ena är aerosoloptiskt djup, eller AOD, som är relaterad till mängden partiklar som finns i en vertikal kolonn av luft från jorden till rymden. Den andra är marknivå PM 2.5, som är mest oroande för människors hälsa. "Dessa två åtgärder, tagen tillsammans, är värdefulla inte bara för NASA utan för alla som är intresserade av lokal luftkvalitet, säger Eric Wendt, en doktorand i maskinteknik som hjälpte till att designa sensorn.

Det tvärvetenskapliga teamet, involverar ingenjörer, atmosfäriska forskare, och samhällsvetare, är alla medlemmar i CSU -partnerskapet för luftkvalitet, Klimat, och hälsa (PACH) - en organisation som samverkar expertis vid CSU för att leverera lösningar på samhällsproblem vid skärningspunkten mellan luftkvalitet, klimat och hälsa. CEAMS -teamet inkluderar Volckens, Pierce och medutredare Shantanu Jathar från maskinteknik och Marilee Long inom journalistik och mediekommunikation, samt medlemmar i deras forskargrupper.

Longs roll är att hjälpa till att bestämma bästa praxis för rekrytering och utbildning av medborgarforskare. "Medborgarvetenskap handlar inte bara om att använda människor för att göra vetenskapliga mätningar, "sa hon." Det finns också ett värde för dem. Om vi ​​har många där ute som lär sig, Vi uppmuntrar dem också att tänka positivt om vetenskap. Deras feedback hjälper oss också att designa bättre instrument för framtida volontärer. "

Knackar på ett hemodlat nätverk

Lyckligtvis för CEAMS -teamet, de hade tillgång till en färdig, hemodlat medborgarvetenskapligt nätverk:snö- och regnspottarna som samlar in nederbördsdata för Community Collaborative Rain, Hagel och snö nätverk, CoCoRaHS, genom Colorado Climate Center. Centrumspersonalen kopplade CEAMS -cheferna till lokala medborgare som var villiga att vara volontärer för luftföroreningsprojektet.

CEAMS-webbplatsen innehåller berättade videor med steg-för-steg-instruktioner om hur du ställer in bildskärmarna och samlar in data. Teammedlem Casey Quinn, en doktorand vid Institutionen för miljö- och radiologisk hälsovetenskap, skapat en smartphone -applikation genom vilken medborgarforskarna laddar upp sina data direkt till CEAMS -teamet.

Volontärer har ombetts att ta ett prov varannan dag i ungefär två veckor, sa Bonne Ford, en forskare inom atmosfärisk vetenskap och projektledare för CEAMS. Användarna måste ställa in sensorerna i direkt solljus, annars blir mätningarna inte korrekta. De måste lära sig att byta filter, och hur du använder appen för att ladda upp data.

"För AOD, vi ville att de skulle justera sensorn och ställa in den för att ta mätningen när de ville, "Sa Ford." På det sättet, de behöver inte vara ute någon gång. "

Nästa steg

Den pågående pilotfasen av CEAMS stöds av $ 160, 000 NASA -bidrag. Om det lyckas, CEAMS kan vara berättigad till en andra finansieringsomgång, då kommer de att distribueras i flera städer inklusive Denver och Los Angeles. Pilotprojektet fick också ett Colorado Office of Economic Development and International Trade -bidrag, som gav kritiskt stöd för tidiga CEAMS -sensorprototyper.