Tiziana Smith har haft tankarna på vatten i flera år. San Antonio-infödingen lärde sig om vikten av att bevara stadens vattenresurser i grundskolan – och har använt den kunskapen som en språngbräda i sin forskning vid MIT.

"Jag var alltid medveten om vikten av vatten och den potentiella spänningen mellan urban användning och jordbruk, säger Smith, en femteårs doktorand vid institutionen för bygg- och miljöteknik. "Denna idé om att förstå hur man allokerar en begränsad resurs och hur man använder den effektivt är verkligen intressant för mig - speciellt inom jordbrukssektorn, som är världens största användare av vatten."

Som student vid Harvard University, Smith studerade miljövetenskap och offentlig politik, och forskat på återanvändning av avloppsvatten i stadsområden. Efter examen, hon arbetade som forskningsassistent vid Världsbanken i Hanoi, Vietnam, där hon själv kunde studera hur jordbruket kan påverka livsstilar. För Smith, tillgång till resurser och global jordbruksforskning "har mycket att göra med försörjning och att ge människor en säker miljö att leva i och försöka göra vårt matsystem mer rättvist."

När du var i Vietnam, Smith insåg att hon ville få en starkare teknisk bakgrund för att förbereda henne på att studera framtidens resurstillgänglighetsproblem. Efter att ha arbetat med Världsbanken i två år, Smith återvände till Cambridge, Massachusetts, som doktorand i MIT Technology and Policy Program.

Smith arbetade med Dennis McLaughlin, den H.M. King Bhumibol professor i vattenresursförvaltning, att studera konsekvenserna av mark- och vattenrestriktioner på livsmedelsproduktionen i Kina. Efter examen med en dubbel masterexamen i miljöteknik och teknik och politik, hon bestämde sig för att stanna kvar för en doktorsexamen.

Att bygga en modell

Smiths doktorandforskning bygger på hennes magisterforskning och syftar till att svara på frågan:Hur många människor kan Kina mata? "Den här frågan är intressant eftersom Kina har världens största befolkning just nu, och människor blir rikare och rikare, " säger Smith. "Så [den kinesiska befolkningen] kräver bättre dieter med mer kött och grönsaker, vilket kräver mer resurser."

Smith säger att förändringar i dessa dieter har sammanfallit med förändringar i hur Kina får sin mat – att gå från en självförsörjande jordbruksekonomi till en där mer mat importeras – men de exakta mekanismerna för denna förändring är oklara.

"Vilka är anledningarna till att de [importerar mer]?" frågar Smith. "Är det för att de verkligen inte har tillräckligt med resurser för att odla maten själva, eller är det av ekonomiska eller politiska skäl? Vi försöker förstå om deras matproduktionssystem begränsas av deras resurser eller inte."

"Preliminära resultat tyder på att livsmedelsproduktionen kan ökas i Kina genom att ändra nuvarande odlingsmönster och investera i bevattningsinfrastruktur, " tillägger hon.

Smith har utvecklat en hydrologisk modell som simulerar förhållandet mellan vattentillgång och skördar i Kina. "Att förstå hur mycket vatten grödorna tar upp och avdunstar är ganska avgörande för att förstå om [Kina är] vattenbegränsat eller inte, " säger hon. Smith är inte den första att arbeta med detta modellprojekt, men hon har gjort viktiga bidrag, inklusive att höja modellens tidsmässiga upplösning och dra nytta av nya globala och regionala data, inklusive information från satelliter.

För att kalibrera datormodellen och utföra simuleringar, Smith använder satellitdata, klimatdata, och data från regn- och strömmätare. Tillgång till vanliga, tillförlitliga data är nyckeln till modellens framgång. I april 2017, Smith reste med 23 andra MIT-studenter till Washington, som en del av MIT Science Policy Initiative. Där, hon förespråkade finansiering av NASA:s jordövervakningssatelliter, några av dem ger de avgörande uppgifterna för hennes modeller.

Även om de modeller som Smith utvecklar i sin forskning kan hjälpa till att svara på frågor om Kinas verkliga jordbrukskapacitet, hon tror att hennes forskningseffekt sträcker sig globalt.

"[Hur mycket mat kan odlas] är en intressant fråga att ställa i många andra delar av världen, till exempel Afrika söder om Sahara, där befolkningen förväntas öka snabbt och efterfrågan på mat förväntas öka snabbare än i Kina, ", säger Smith. "Att veta om och var det skulle vara bäst att odla grödor är en intressant fråga. Vi hoppas att den metod som vi utvecklar kan användas var som helst."

Stötta andra

När Smith inte sitter vid sin dator och förfinar eller kör sina modeller, hon kan hittas som organiserar aktiviteter och initiativ för att hjälpa sina medstudenter att hitta mentorer och själva bli ledare.

2016, Smith deltog i MIT Graduate Student Leadership Institute, som samlar en klass doktorander för att delta i veckovisa diskussioner om personliga reflektioner och ledarskap. Under 2017, Smith deltog i initiativet igen – men den här gången som medlem i ledarskapet.

"Det har varit ett fantastiskt tillfälle att träffa människor från hela campus och även ha ett utrymme för reflektion över vad jag vill göra med mitt liv, " säger Smith. "Det har varit riktigt givande."

Dessutom, Smith är medlem i Academy of Courageous Minority Engineers, en doktorandgrupp som träffas varje vecka för att diskutera doktorandlivet och de utmaningar som minoritetsstudenter står inför. Det här året, Smith var med och ledde ett nytt initiativ för att bjuda in färgfakulteten till lunchevenemang med doktorander.

Smith har på liknande sätt organiserat en lunchserie för kvinnliga doktorander och fakulteter inom civil- och miljöteknik. En av hennes motiveringar för att sätta ihop dessa evenemang är att ingen av hennes doktorer. klasser vid MIT har undervisats av kvinnliga professorer. "Jag känner att det inte finns så många chanser att få mentorskap, och jag hoppas att detta är ett sätt som [kvinnofakulteten] kan bli mer och mer tillgänglig, " säger Smith.

Efter att Smith försvarat sin avhandling, hon hoppas få arbete inom ett område som använder både hennes tekniska och politiska färdigheter.

"Jag gjorde programmet för teknik och politik för att jag gillar att överbrygga mellan stora intressenter och forskare. Förhoppningsvis, Jag kommer inte att vara personen som gör kodningen för alltid, " säger Smith glatt. "Jag vill hitta en position där jag kan göra analyser och interagera med intressenter – och det är svårt att hitta platsen där man kan göra både och."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.