Generatieve kunst gebruiken om klimaattransities uit het verleden en de toekomst over te brengen
Summary
Hier wordt een protocol gepresenteerd om klimaatdata als generatieve kunst te visualiseren.
Abstract
Het vermogen om het moderne klimaat te begrijpen, is afhankelijk van een fundamenteel begrip van de klimaatvariabiliteit in het verleden en de manieren waarop de planeet wordt gestabiliseerd door onderling verbonden feedbacks. Dit artikel presenteert een unieke methode voor het vertalen van records van eerdere klimaattransities bewaard in diepzeesedimenten naar een breed publiek door middel van een meeslepende visualisatie. Deze visualisatie is een multimedia-installatie die geochemische records van glaciale en interglaciale overgangen en modelvoorspellingen voor toekomstige antropogene opwarming bevat om een meeslepende ervaring voor kijkers te creëren, hen uit te nodigen om deel te nemen aan en na te denken over de subtiele, genuanceerde verschillen tussen subsets van de geschiedenis van de aarde. Dit werk toont vijf tijdsintervallen, te beginnen met het begin van de moderne glaciaal-interglaciale cycliciteit (~ een miljoen jaar geleden), waarbij het klimaat uit het verleden werd vergeleken met modelresultaten voor geprojecteerde toekomstige antropogene opwarming (tot 2099). De installatie bestaat uit verschillende experimentele projecties, één voor elke deelverzameling van tijd, weergegeven op verschillende oppervlakken in een ruimte. Terwijl kijkers door de ruimte bewegen, fietsen de projecties langzaam door verschillende klimatologische overgangen, met behulp van animatiemethoden zoals snelheid, kleur, gelaagdheid en herhaling, allemaal gegenereerd door locatiespecifieke gegevens om het unieke gedrag van de planeet over te brengen als het gaat om het wereldwijde klimaat. Dit werk biedt een kader voor unieke wetenschappelijke datavisualisatie, met generatieve animaties gemaakt met behulp van een Perlin Noise-algoritme in het midden van de installatie. Onderzoeksvariabelen, zoals de temperatuur van het zeeoppervlak, de dynamiek van voedingsstoffen en de snelheid van klimaatverandering, hebben invloed op formele resultaten zoals kleur, schaal en animatiesnelheid, die allemaal gemakkelijk te manipuleren en te verbinden zijn met specifieke gegevens. Deze aanpak biedt ook de mogelijkheid om gegevens online te publiceren en biedt een mechanisme voor het schalen van visuele parameters naar een breed scala aan kwantitatieve en kwalitatieve gegevens.
Introduction
Generatieve kunst en de methoden die hier worden gebruikt, maken de directe vertaling van kwantitatieve gegevens naar animaties mogelijk met behoud van de integriteit van de gegevens. Kunstenaars gebruiken generatieve kunst om percepties van ruimte en tijd te verkennen1,2, maar generatieve kunst wordt nog niet vaak gebruikt met ruimtelijke of temporele wetenschappelijke gegevens. Het hier gepresenteerde werk biedt een eenvoudig kader voor het gebruik van generatieve visuele producten om klimaatgegevens te presenteren. Deze producten kunnen op grote schaal worden toegepast, of ze nu worden gebruikt om persoonlijke tentoonstellingen te maken of als visueel hulpmiddel voor een presentatie of online publicatie.
Het gebruik van geochemische metingen of schattingen om elementen zoals kleur, vorm, grootte en snelheid te schalen, biedt een manier om snelheden en grootheden van verandering visueel over te brengen zonder dat de kijker een paper hoeft te lezen, een grafiek hoeft te interpreteren of door een gegevenstabel hoeft te kijken. Als alternatief wordt de randomisatie van geselecteerde variabelen gebruikt om een gebrek aan gegevens of onzekerheid over te brengen, zoals in het geval van toekomstige projecties. De juxtapositie van geologisch verleden en toekomst is misschien een integraal onderdeel van de effectiviteit van deze producten als wetenschappelijke communicatiemiddelen. Recente ervaringen dienen vaak als de basis van vergelijking voor moderne klimaatverandering, waardoor het moeilijk is om de omvang van antropogene klimaatverandering te begrijpen3.
Geochemische metingen die in dit artikel worden gevisualiseerd, beslaan de overgang naar het Midden-Pleistoceen (MPT; 1,2 miljoen tot 600.000 jaar geleden), waarbij veranderingen in de buurt van de noordelijke grens van de Zuidelijke Oceaan worden geregistreerd vanaf de International Ocean Discovery Program Site U1475 4,5. De MPT-gegevens worden gepresenteerd in vier animaties, die veranderingen in oceaanomstandigheden benadrukken naarmate de planeet afkoelt en glaciale en interglaciale variabiliteit wordt versterkt6. Dit biedt een geologische basislijn die het natuurlijke ritme van het klimaat op aarde onthult, met de nadruk op een afkoelingstrend op lange termijn die in schril contrast staat met toekomstige klimaatprojecties. Toekomstige temperatuurschattingen zijn gemiddelde waarden van de resultaten van 20 klimaatmodellen onder de forceringen van Representative Carbon Pathway 8.5 (RCP 8.5; scenario met een stralingsforcering van 8,5 W/m2 in het jaar 2100) voor de locatie New York, NY7. RCP 8.5 vertegenwoordigt een worst-case scenario van aanhoudende emissies die resulteren in een stijging van de gemiddelde mondiale temperatuur met 3,7 °C tegen 21008. Dit artikel demonstreert dus een manier om toekomstige projecties te vergelijken met geologische gegevens om de snelheid van klimaatverandering en klimaatvariabiliteit te vergelijken.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit werk benadrukt het nut van generatieve kunst voor wetenschapscommunicatie. De workflow kan worden gebruikt om bestaande gegevens te vertalen naar elementen in een animatie. Hoewel de animatie-outputs van dit werk uniek zijn omdat elke keer dat de code wordt uitgevoerd een andere versie van de animatie wordt gemaakt, worden de visuele elementen geschaald naar geochemische en klimaatmodelgegevens; Elementen zoals kleur, snelheid en grootte blijven dus constant, zolang de invoergegevens hetzelfde blijven. Dit maakt het …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We willen graag de steun erkennen die we hebben ontvangen van Georgia Rhodes en Stuart Copeland bij het begin van dit project – hun aanmoediging en mentorschap was essentieel voor ons succes. We willen ook het nut van https://p5js.org/reference/ benadrukken als een hulpmiddel bij het leren coderen in JavaScript. Dit materiaal is gebaseerd op werk dat gedeeltelijk wordt ondersteund door de National Science Foundation onder EPSCoR Cooperative Agreement #OIA-1655221 en hun Vis-a-Thon-programma en door de Rhode Island Sea Grant [NA23OAR4170086].
Materials
| Easel | Uline | H-1450SIL | Telescoping easel to hold foam core board |
| Foam Core Poster Board | Royal Brites | #753064 | Foam core board used as a canvas for projection |
| Live Server | Microsoft; Publisher: Ritwick Dey | Version 5.7.9 | Software extension for Visual Studio Code which allows for viewing of animations in a browser window. Downloaded at: https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=ritwickdey.LiveServer |
| Throw Projector | Optoma | 796435814076 | Any model throw projector which will work for projection surface/distance desired |
| Visual Studio Code | Microsoft | Version 1.74 for MAC OS | Software for code editing and execusion. Downloaded at : https://code.visualstudio.com/ |
References
- Anadol, R. e. f. i. k. . Refik Anadol. , (2023).
- Lieberman, Z. . Paint with your Feet. , (2011).
- Moore, F. C., Obradovich, N., Lehner, F., Baylis, P. Rapidly declining remarkability of temperature anomalies may obscure public perception of climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (11), 4905-4910 (2019).
- Marcks, B. A. δ15N in planktonic foraminifera species G. bulloides and G. inflata from IODP Site 361-U1475. [Dataset]. PANGAEA. , (2022).
- Cartagena-Sierra, A. Latitudinal migrations of the subtropical front at the Agulhas plateau through the mid-Pleistocene transition. Paleoceanography and Paleoclimatology. 36 (7), e2020PA004084 (2021).
- Ford, H. L., Chalk, T. B. The mid-Pleistocene enigma. Oceanography. 33 (2), 101-103 (2020).
- . U.S. Climate Resilience Toolkit Climate Explorer Available from: https://crt-climate-explorer.nemac.org/ (2021)
- Stocker, T. . IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. , 1535 (2013).
- Starr, A., et al. Antarctic icebergs reorganize ocean circulation during Pleistocene glacials. Nature. 589 (7841), 236-241 (2021).
- Li, Q., McCarthy, L. L. . P5.js. , (2023).
- Perlin, K. Improving noise. Proceedings of the 29th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. , 681-682 (2002).
- Lisiecki, L. E., Raymo, M. E. A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records. Paleoceanography. 20 (1), PA1003 (2005).
- Robinson, R. S. Insights from fossil-bound nitrogen isotopes in diatoms, foraminifera, and corals. Annual Review of Marine Science. 15, 407-430 (2023).
