Onkraj bojnega polja: Razširjena vloga nacionalne garde v znanosti in varstvu okolja

Ko večina Američanov misli na nacionalno gardo, slike pomoči pri nesrečah, čezmorske razporeditve, ali notranje varnostne operacije pogosto pridejo na misel. Vendar pod to znano misijo, ki leži mirnejša, enako pomembno vlogo: straža trajno podporo za znanstvene raziskave in spremljanje okolja. Od sledenja strupenih padavin po industrijskih nesrečah do razporeditve mobilnih laboratorijev med poplavami, Nacionalna garda zdaj služi kot kritični most med vojaško pripravljenost in okoljsko skrbništvo. Ta dvonamenskega zmogljivosti, kovano skozi desetletja sodelovanja med agencijami, postavlja gardo kot nepogrešljivega partnerja za zvezne agencije, univerze in lokalne skupnosti, ki delajo za razumevanje in zaščito našega naravnega sveta.

Vrednost straže v znanstvenih operacijah izhaja iz njene edinstvene organizacijske strukture. Z enotami, nameščenimi v vseh 50 državah, treh ozemljih in v okrožju Columbia, nudi garda nacionalno razporejeno, hitro razporejeno silo, ki lahko doseže oddaljena ali ogrožena območja, ko civilne ekipe ne morejo. Ta geografski odtis, v kombinaciji s specializirano opremo in tehničnim znanjem, omogoča Gardi, da podpira raziskovalne in nadzorne misije, ki bi bile sicer nemogoče ali pretirano drage samo za civilne agencije.

Znanstvena infrastruktura nacionalne garde

Eden od najpomembnejših prispevkov straže k znanstvenim raziskavam je njena naložba v premične laboratorijske zmogljivosti, specializirano opremo za odkrivanje in namensko osebje, usposobljeno za vzorčenje in analizo okolja. Ta sredstva, prvotno pridobljena za kemično, biološko, radiološko in jedrsko obrambo (CBRN), so bila ponovno uporabljena ali dvojno opremljena za podporo misijam za spremljanje okolja po vsej državi.

Mobilni laboratoriji in sistemi za aktivacijo polja

Številne državne organizacije nacionalne garde vzdržujejo mobilne laboratorijske platforme, ki jih je mogoče v nekaj urah voziti, leteti ali poslati na praktično katerokoli lokacijo. Te samostojne enote so opremljene s plinskimi kromatografi, masnimi spektrometri, kemičnimi analizatorji in biološkimi sistemi za odkrivanje, ki lahko prepoznajo onesnaževalce v zraku, vodi in vzorcih tal. V letu 2010 je na primer izlitje nafte Deepwater Horizon, na primer, Louisiana National Guard mobilni laboratoriji podpirajo prizadevanja za vzorčenje okolja vzdolž obale Zaliva, zagotavljajo podatke v realnem času za odziv ekipe in zvezne znanstvenike.

V vozni park za mobilne laboratorije Straže so vključena vozila na zemlji in kontejnerski sistemi, namenjeni za hitro vključitev v terenske operacije. Te platforme so utrjene za oster okolja, ki omogočajo delovanje v ekstremnih vročinskih, hladnih ali nevarnih razmerah, kjer civilni laboratoriji ne morejo vzpostaviti temeljev. Nedavne nadgradnje so dodali daljinske telemetrijske zmogljivosti, ki znanstvenikom na univerzah ali zveznih agencijah omogočajo dostop do podatkov senzorjev in video virov iz poveljniških centrov za incidente na stotine kilometrov stran.

Poleg mobilnih laboratorijev imajo enote Straže dostop do brezpilotnih letalskih sistemov (dronov), opremljenih z multispektralnimi in termičnimi kamerami. Te zračne platforme podpirajo ocenjevanje zdravja rastlin, raziskave populacije prostoživečih živali in identifikacijo vira onesnaževanja na območjih, ki so težko ali nevarno za pešačenje.Nacionalni urad straže je aktivno spodbujal uporabo brezpilotnih zrakoplovov za spremljanje okolja, pri čemer je prepoznal možnost dvojne uporabe teh sistemov za vojaško usposabljanje in koristi za skupnost.

Specializirana oprema in senzorska omrežja

Straža poleg mobilnih laboratorijev upravlja rastočo mrežo okoljskih senzorjev, ki lahko neprekinjeno spremljajo širša geografska območja. Zemeljski senzorji spremljajo parametre kakovosti zraka, vključno z delci, ozonom, dušikovim dioksidom in žveplovim dioksidom. Vodne postaje, ki so razporejene v sodelovanju z Geološkim uradom ZDA (USGS) in državnimi okoljskimi agencijami, merijo pH, motnost, raztopljen kisik in prisotnost težkih kovin ali kmetijskih odtokov.

Mnogi od teh senzorjev prenašajo podatke prek satelitskih ali celičnih omrežij, kar omogoča osebju Straže, da na daljavo ohranja situacijsko ozaveščenost. Ko se odkrijejo nenavadni odčitki, se lahko terenske ekipe pošljejo za potrditveno vzorčenje in analizo. Ta hibridni pristop, ki združuje vztrajno spremljanje in ciljno odzivanje, zrcali vojaški koncept vztrajnega nadzora in se je izkazal za zelo učinkovitega za okoljske aplikacije.

Človeška dimenzija: strokovno znanje in usposabljanje osebja

Znanstvene sposobnosti Nacionalne garde bi bile nemogoče brez moških in žensk, ki služijo v njenih vrstah. Za razliko od aktivnih vojaških enot, je Garda sestavljena predvsem iz polovičnih državljanskih vojakov in pilotov, ki v svoje vojaške vloge prinašajo civilno strokovno znanje na področju znanosti, inženiringa, javnega zdravja in okoljskega upravljanja. Ta dvojni profesionalizem je ena največjih prednosti straže v znanstvenih podpornih misijah.

Znanstveniki v uniformi

Mnogi člani Straže imajo napredne diplome iz biologije, kemije, geologije, okoljske znanosti, epidemiologije ali javnega zdravja. V svoji civilni karieri delajo za univerze, zvezne agencije, zasebne laboratorije ali podjetja za svetovanje o okolju. Ko se aktivirajo za znanstveno poslanstvo, ti posamezniki svoje poklicne spretnosti in institucionalno znanje prinesejo neposredno na teren, pogosto delajo skupaj s svojimi civilnimi kolegi iz istih lokalnih skupnosti.

Garda vzdržuje tudi namenske enote s posebnimi znanstvenimi in tehničnimi misijami. Orožje nacionalne garde ZDA za množično uničevanje – Civilne podporne skupine (WMD-CST) so na primer stalne enote nacionalne garde, usposobljene za ugotavljanje in ocenjevanje kemičnih, bioloških in radioloških nevarnosti. Te ekipe so bile aktivirane za podporo okoljske ocene po industrijskih nesrečah, razlitjih kemikalij in naravnih nesrečah. Njihovo strokovno znanje pri ocenjevanju nevarnosti in vzorčenju okolja se neposredno nanaša na raziskave in spremljanje, ki jih izvajajo civilisti.

Znanstveniki straže redno usposabljajo partnerje iz U.S. agencije za varstvo okolja (EPA)], USGS, nacionalne oceanske in atmosferske uprave (NOAA) in državnih okoljskih oddelkov. Te skupne vaje usposabljanja zajemajo protokole vzorčenja, postopke za upravljanje verige, standarde upravljanja podatkov ter zdravstvene in varnostne protokole za delo v onesnaženih okoljih. Rezultat je sila, ki se lahko nemoteno vključi v civilno vodene znanstvene operacije z minimalnim nadzorom.

V mnogih državah, člani Garda sodelujejo v letnih vajah za spremljanje okolja, ki simulirajo scenarije kontaminacije v realnem svetu. Te vaje stres test sposobnost Guarda za uporabo mobilnih laboratorijev, vzpostavitev komunikacijskih povezav z zveznimi znanstveniki, zbiranje in analiziranje vzorcev pod časovnim pritiskom, in posredovanje ugotovitev za nosilce odločanja. Izkušnje, pridobljene iz teh dogodkov, so vključeni v posodobljene postopke in pridobivanje opreme.

Okoljsko spremljanje po vsej državi

Naloga nacionalne garde za spremljanje okolja zajema kakovost zraka, kakovost vode, onesnaženje tal, zdravje prostoživečih živali in presojo ekosistemov. Te dejavnosti potekajo v različnih okoljih, od mestnih industrijskih koridorjev do oddaljenih območij divjine, kar sprožijo nenadne izredne razmere in stalne raziskovalne potrebe.

Spremljanje kakovosti zraka med požari in industrijskimi incidenti

Sezona požarov, ki se po zahodnih ZDA še daljša in bolj intenzivno sežiga, je postala glavno gonilo okoljskih operacij Straže. Ko požari ovijajo skupnosti s kajenjem, se nadzorni mobilni laboratoriji uporabljajo za spremljanje delcev (PM2.5), ogljikovega monoksida, hlapnih organskih spojin in drugih nevarnih onesnaževal zraka. Ti podatki se v realnem času hranijo z javnimi zdravstvenimi svetovalci, odločitvami o zaprtju šol in smernicami za ranljive populacije, kot so starejši ali tisti z dihalnimi pogoji.

Poleg požarov so se ekipe za spremljanje zraka Gard odzvale na industrijske požare, izpuste kemikalij in nesreče v rafinerijah. Leta 2019 so po velikem kemičnem požaru v Teksasu v Texasu nacionalne garde ustanovile vzorčne postaje okoli območja incidenta, da bi sledile gibanju strupenih slivov in zagotovile varnost bližnjih prebivalcev. Njihovi podatki, ki so jih posredovali lokalnim zdravstvenim organom in EPA, so pomagali voditi odločitve o evakuaciji in ponovnem vstopu.

Straža širi tudi svoje zmogljivosti za ocenjevanje kakovosti zraka v zaprtih prostorih, zlasti v javnih stavbah, kot so šole, sodišča in zasilna zaklonišča. S prenosnimi instrumenti lahko ekipe straže hitro ocenijo učinkovitost prezračevanja in opredelijo vire onesnaženja v zaprtih prostorih, kar prispeva k bolj zdravim okoljem za skupnosti in osebje straže.

Ocena kakovosti vode po poplavah in orkanih

Poplave, bodisi zaradi orkanov, nevihtnih valov ali poplave reke, neposredno ogrožajo kakovost vode. Onesnažene poplavne vode lahko prenašajo odplake, kmetijske kemikalije, težke kovine in industrijska onesnaževala v domove, zaloge pitne vode in občutljive ekosisteme. Nacionalna garda ima osrednjo vlogo pri opisovanju teh nevarnosti in podpira varno okrevanje.

Stražne skupine za spremljanje vode zbirajo vzorce iz površinskih voda, zasebnih vodnjakov in občinskih vodnih sistemov za testiranje bakterijske kontaminacije (koliformne bakterije, E. coli]), kemičnih onesnaževal in fizikalnih parametrov, kot sta motnost in pH. Po hurikanu Katrina so laboratoriji Louisiane Garde obdelali na tisoče vzorcev vode za vodenje odločitev o varnosti pitne vode in upravljanju poplavne vode. Podobne operacije so sledile orkanom Harvey, Firence in Michael, z enotami Straže iz več držav, ki so bile razporejene v podporo prizadetim skupnostim.

Straža je prispevala tudi k dolgoročnim raziskavam kakovosti vode v poplavnih območjih. S pomočjo sodelovalnih študij z USGS so bili zbrani podatki Stražne straže za modeliranje kontaminiranega prevoza v rečnih sistemih in za prepoznavanje trendov kakovosti vode v več poplavnih sezonah. Ta raziskava je namenjena upravljanju poplavnih ravnic, najboljšim praksam v kmetijstvu in načrtovanju infrastrukture.

Ocena tal in sedimentov

Kontaminirana tla in usedlina predstavljajo obstojne nevarnosti za okolje, zlasti na območjih z zapuščino industrijske dejavnosti ali vojaškega usposabljanja. Strokovno znanje nacionalne garde na področju vzorčenja in analize tal podpira projekte sanacije okolja in spremljanje stanja na področju načrtovanja rabe zemljišč.

Stražne enote so EPA in državnim okoljskim agencijam pomagale pri vzorčenju tal na lokacijah Superfund, rjavljah in nekdanjih vojaških objektih. Njihove mobilne zmogljivosti omogočajo, da se vzorčenje nadaljuje po pospešenih časovnih obdobjih, kar zmanjšuje čas med identifikacijo lokacije in čiščenjem. Poleg tega Straža podpira spremljanje sedimentov v rekah, jezerih in obalnih območjih, kar pomaga pri sledenju premikov onesnaževalcev, kot so PCB, živo srebro in pesticidi, skozi vodne ekosisteme.

V nekaterih državah je straža sodelovala s službami za razširitev kmetijstva za spremljanje parametrov za zdravje tal na kmetijskih zemljiščih, vključno z ravnmi hranil, vsebnostjo organskih snovi in zbijanjem. Ti podatki podpirajo prakse trajnostnega kmetovanja in pomagajo opredeliti območja, kjer bi lahko ohranitveni ukrepi zmanjšali izliv v vodne poti.

Sodelovanje z raziskovalnimi ustanovami in zveznimi agencijami

Znanstvene operacije Straže ne potekajo ločeno. Uspešne misije so odvisne od globokega, trajnega sodelovanja z vodilnimi raziskovalnimi ustanovami in zveznimi znanstvenimi agencijami. Ta partnerstva združujejo operativne zmogljivosti Straže z analitično globino in dolgoročno perspektivo akademske in vladne znanosti.

Univerzitetna partnerstva

Številne državne nacionalne garde so z univerzami v svojih državah sklenile formalne sporazume za podporo skupnih raziskovalnih projektov, možnosti za usposabljanje študentov in razvoj tehnologije. Ta partnerstva omogočajo univerzitetnim znanstvenikom dostop do zmogljivosti na terenu, osebje straže pa koristi izpostavljenost najnovejšim znanstvenim metodam in analitičnim tehnikam.

Na Univerzi Aljaske Fairbanks na primer raziskovalci sodelujejo z Aljasko nacionalno gardo pri projektih za spremljanje okolja v arktičnih in subarktičnih regijah. Letala straže zagotavljajo prevoz do oddaljenih območij, osebje straže pa pomaga pri vzorčenju logistike v zahtevnih terenih in vremenskih razmerah. To partnerstvo je omogočilo raziskave permafrostne odtaje, obalne erozije, vzorcev selitve prostoživečih živali in vplivov podnebnih sprememb na Aljaske pokrajine.

Druge univerze so razvile skupne programe usposabljanja, ki potrjujejo pripadnike Straže pri metodah vzorčenja okolja, upravljanju podatkov in protokolih zagotavljanja kakovosti. Ti programi ustvarjajo nabor usposobljenega osebja, ki lahko takoj prispeva k znanstvenim misijam, hkrati pa gradijo tudi veščine, ki se po službi straže prenesejo na civilno okoljsko kariero.

Izmenjava in usklajevanje medagencijskih podatkov

Podatki, ki jih zbira garda med okoljskimi misijami, se redno delijo z zveznimi agencijami, kot so EPA, USGS, NOAA in Ameriška gozdarska služba. Ta integracija zagotavlja, da zbrane informacije stražnih prispeva k širšim znanstvenim zbirkam podatkov in obvešča nacionalne okoljske presoje. Straža sodeluje tudi v zveznih platformah za izmenjavo informacij, vključno z aplikacijo za upravljanje okoljskega odziva (ERMA) in nacionalnim informacijskim sistemom za vode (NWIS).

Med večjimi incidenti postane še posebej pomembna vloga straže pri zbiranju in prenosu podatkov. Ko so komunikacijska omrežja poškodovana zaradi nesreč, sistemi za satelitsko komunikacijo Straže zagotavljajo, da se okoljski podatki še naprej pretakajo iz terenskih ekip v poveljniške centre in zvezne znanstvenike. Ta odpornost se je izkazala za kritično med orkani, potresi in drugimi dogodki, ki motijo civilno infrastrukturo.

Izobraževalni doseg in sodelovanje Skupnosti

Zavezanost nacionalne garde znanosti sega preko operativnih misij v izobraževanje in ozaveščanje skupnosti. S šolskimi programi, javnimi dogodki in pobudami za razvoj mladine, straža spodbuja okoljsko pismenost in naslednjo generacijo znanstvenikov in okoljevarstvenikov.

STEM programi izobraževanja in mladine

Osebje straže redno obiskuje šole, da predstavijo o okolju spremljanje kariere, znanost odziva na izredne razmere in pomen zaščite naravnih virov. Te predstavitve pogosto vključujejo ročno predstavitev opreme za vzorčenje, senzorske tehnologije in programske opreme za analizo podatkov. Vključevanje Straže v izobraževanje STEM je še posebej pomembno v podeželskih in premalo prihranjenih skupnostih, kjer so učenci lahko omejeni izpostavljenosti znanstveni karieri.

Nacionalna garda podpira tudi programe za razvoj mladine, kot je Akademija Mladi ChalleNGe, ki v svoj učni načrt vključuje okoljske znanstvene module. Študenti se učijo o testiranju kakovosti vode, spremljanju zraka in zdravju ekosistemov, pridobijo praktične spretnosti in hkrati razvijejo občutek za okoljsko odgovornost. Nekateri programi Mladi ChalleNGe vključujejo terenske izlete na opazovalne lokacije za okolje, ki študentom omogočajo neposredne izkušnje z znanstvenim terenskim delom.

Pobude Skupnosti za spremljanje znanosti in državljanov

V več državah je straža sodelovala z organizacijami znanosti skupnosti, da bi razširila doseg spremljanja okolja. Osebje straže usposablja prostovoljce v osnovnih tehnikah vzorčenja, nato pa vključi podatke, zbrane z državljani, v širše mreže spremljanja. Ta pristop povečuje geografsko pokritost in sodelovanje skupnosti, hkrati pa zagotavlja dragocen nadzor kakovosti s strokovnim nadzorom.

Ta partnerstva so bila še posebej učinkovita pri sledenju invazivnih vrst, spremljanju kakovosti vode v poplavah v skupnosti in dokumentiranju sprememb v lokalnih populacijah prostoživečih živali. Sodelovanje straže daje verodostojnost zbranih podatkov državljanov in zagotavlja, da se prizadevanja Skupnosti za spremljanje uskladijo s strokovnimi standardi za raziskave in zakonsko skladnost.

Nastajajoče misije in navodila za prihodnost

Ko se okoljski izzivi razvijajo, nacionalna garda prilagaja svoje znanstvene zmogljivosti za izpolnjevanje novih zahtev. Podnebne spremembe, nastajajoči onesnaževalci in potreba po okoljski inteligenci v realnem času spodbujajo inovacije v znanosti in tehnoloških programih Straže.

Prilagajanje podnebnim spremembam in odpornost

Podnebne spremembe povečujejo pogostost in resnost številnih okoljskih nevarnosti, ki jih Straža že obravnava, vključno z požari, poplavami, vročinskimi valovi in obalnimi nevihtami. Straža se odziva z vlaganjem v sisteme spremljanja, ki so posebej namenjeni za spremljanje spremenljivk, povezanih s podnebjem, kot so dvig morske gladine, odtajanje permafrosta, resnost suše in premiki ekosistemov. Ti podatki podpirajo načrtovanje državnih in zveznih podnebnih prilagoditev, hkrati pa usposabljajo osebje Straže za delovanje v spreminjajočih se okoljskih razmerah.

Več državnih straž sodeluje v pilotnih programih za oceno ranljivosti vojaških objektov na podnebne vplive, vključno s poplavami, ekstremno toploto in požari. Zmogljivosti za spremljanje okolja, ki so bile razvite za te ocene, imajo neposredne aplikacije za zaščito civilne infrastrukture in načrtovanje odpornosti skupnosti.

Nastajajoči onesnaževalci: PFAS in mikroplastika

Straža je vedno bolj pozvana, da podpre raziskave nastajajočih onesnaževalcev, zlasti na- in polifluoroalkilnih snovi (PFAS) in mikroplastike. Ta onesnaževala predstavljajo kompleksne analitične izzive in zahtevajo posebne metode vzorčenja in analize. Stražni mobilni laboratoriji se nadgrajujejo z instrumenti, ki so sposobni zaznati PFAS pri nizkih koncentracijah, osebje straže pa se usposablja za ustrezne protokole vzorčenja, da bi čim bolj zmanjšali navzkrižno kontaminacijo.

Raziskovalna partnerstva z USGS in EPA raziskujejo porazdelitev in usodo PFAS v podzemni vodi, površinski vodi in zemlji po različnih regijah. Vzorci, zbrani v okviru varovanja z vojaških mest za usposabljanje, letališč in industrijskih območij, prispevajo k nacionalni sliki o kontaminaciji PFAS in strategijah za sanacijo. Podobna prizadevanja potekajo za karakterizacijo mikroplastičnega onesnaževanja v sladkovodnih sistemih, pri čemer enote straže podpirajo zbiranje in predelavo vzorcev.

Integracija umetne inteligence in realne analitike

Straža raziskuje uporabo umetne inteligence in strojnega učenja za povečanje hitrosti in natančnosti okoljske analize podatkov. Sistemi AI lahko obdelujejo podatke daljinskih senzorjev, prepoznavajo anomalije in dajejo prednost vzorcem za analizo človeka, skrajšajo čas med odkrivanjem in posredovanjem. Pilotski projekti preizkušajo razvrščanje delcev v zraku na podlagi AI z uporabo spektralnih podatkov senzorjev Straže, z obetajočimi rezultati za izboljšanje kakovosti zraka napovedovanje med dogodki požarov.

Prav tako se razvijajo platforme za analizo v realnem času, ki bodo podatke senzorjev Straže povezale s sistemi javnega zdravja in okoljskega upravljanja. Te platforme so namenjene zagotavljanju uporabnih informacij nosilcem odločanja v nekaj minutah po zbiranju vzorcev, kar je dramatično izboljšanje v tradicionalnih laboratorijskih časih. Porazdeljena mobilna infrastruktura straže je idealna preizkušnja za te tehnologije spremljanja naslednje generacije.

Sklep

Vloga nacionalne garde v znanstvenih raziskavah in spremljanju okolja je iz sekundarne misije prešla v primarno operativno zmogljivost, ki jo je vodila vse večja potreba po hitri, zanesljivi okoljski inteligenci. S svojimi mobilnimi laboratoriji, specializiranim osebjem, medagencijskimi partnerstvi in programi sodelovanja v skupnosti zaseda Straža edinstven prostor na križišču vojaške pripravljenosti in skrbništva nad okoljem.

Najsibo da podpira univerzitetne raziskovalce, ki preučujejo arktične ekosisteme, se odzivajo na kemične razlitje skupaj z znanstveniki EPA ali spremljajo kakovost zraka med katastrofalnimi požari, straža prinaša disciplino, tehnično spretnost in neomajno zavezanost za uspeh misije. Ker se okoljski izzivi v prihodnjih letih stopnjujejo, bodo znanstveni prispevki Straže postali le še pomembnejši za odpornost naroda in zdravje našega planeta.

Za raziskovalce, oblikovalce politik in skupnosti, ki iščejo partnerje v znanosti o okolju, je Narodna garda pripravljena ne le kot zagovornik naroda, ampak tudi kot skrbnik njene naravne dediščine.