שימוש באמנות גנרטיבית להעברת מעברי אקלים בעבר ובעתיד
Summary
כאן, פרוטוקול מוצג כדי להמחיש נתוני אקלים כמו אמנות גנרטיבית.
Abstract
היכולת להבין את האקלים המודרני נשענת על הבנה בסיסית של השתנות האקלים בעבר והדרכים שבהן כדור הארץ מיוצב על ידי משובים מקושרים. מאמר זה מציג שיטה ייחודית לתרגום תיעוד של מעברי אקלים קודמים שנשמרו במשקעים במעמקי הים לקהלים רחבים באמצעות הדמיה סוחפת. הדמיה זו היא מיצב מולטימדיה המשלב רשומות גיאוכימיות של מעברים קרחוניים ובין קרחוניים ותחזיות מודל להתחממות אנתרופוגנית עתידית כדי ליצור חוויה סוחפת עבור הצופים, המזמינה אותם לעסוק ולהרהר בהבדלים הדקים והניואנסים בין תת-קבוצות בהיסטוריה של כדור הארץ. עבודה זו מציגה חמישה מרווחי זמן, החל מתחילת המחזוריות הקרחונית-בין-קרחונית המודרנית (~ לפני מיליון שנה), ומשווה את האקלים בעבר עם תוצאות מודל להתחממות אנתרופוגנית עתידית חזויה (עד 2099). המיצב מורכב ממספר הקרנות ניסיוניות, אחת לכל תת-קבוצת זמן, המוצגות על משטחים שונים בחדר. כאשר הצופים נעים בחלל, ההקרנות עוברות באיטיות דרך מעברים אקלימיים שונים, תוך שימוש בשיטות אנימציה כמו מהירות, צבע, שכבות וחזרות, כולן נוצרות באמצעות נתונים ספציפיים לאתר כדי להעביר את ההתנהגות הייחודית של כדור הארץ בכל הקשור לאקלים העולמי. עבודה זו מספקת מסגרת להדמיית נתונים מדעית ייחודית, עם אנימציות גנרטיביות שנוצרו באמצעות אלגוריתם Perlin Noise במרכז המיצב. משתני מחקר, כמו טמפרטורת פני הים, דינמיקה של חומרי מזון וקצב שינויי האקלים, משפיעים על תוצאות צורניות כמו צבע, קנה מידה ומהירות הנפשה, שכולם קלים למניפולציה ולהתחברות לנתונים ספציפיים. גישה זו מאפשרת גם פרסום נתונים באינטרנט ומספקת מנגנון להתאמת פרמטרים חזותיים למגוון רחב של נתונים כמותיים ואיכותיים.
Introduction
אמנות גנרטיבית והשיטות הנהוגות כאן מאפשרות תרגום ישיר של נתונים כמותיים לאנימציות תוך שמירה על שלמות הנתונים. אמנים משתמשים באמנות גנרטיבית כדי לחקור תפיסות של מרחב וזמן1,2, אך אמנות גנרטיבית עדיין אינה נפוצה עם נתונים מדעיים מרחביים או זמניים. העבודה המוצגת כאן מספקת מסגרת פשוטה לשימוש במוצרים חזותיים גנרטיביים להצגת נתוני אקלים. מוצרים אלה יכולים להיות מיושמים באופן נרחב, בין אם משמשים ליצירת תערוכות אישיות או כעזר חזותי למצגת או פרסום מקוון.
שימוש במדידות או אומדנים גיאוכימיים כדי לשנות את קנה המידה של אלמנטים כגון צבע, צורה, גודל ומהירות מספק אמצעי להעברה חזותית של קצבי וסדרי גודל של שינוי מבלי לדרוש מהצופה לקרוא מאמר, לפרש גרף או להסתכל בטבלת נתונים. לחלופין, אקראיות של משתנים נבחרים משמשת כדי להעביר חוסר נתונים או אי ודאות, כמו במקרה של תחזיות עתידיות. השילוב בין עבר ועתיד גיאולוגיים הוא אולי חלק בלתי נפרד מהאפקטיביות של מוצרים אלה ככלי תקשורת מדעיים. ההתנסויות האחרונות משמשות לעתים קרובות כבסיס להשוואה לשינוי האקלים המודרני, ומקשות על הבנת סדר הגודל של שינויי אקלים אנתרופוגניים3.
מדידות גיאוכימיות המתוארות במאמר זה משתרעות על פני המעבר באמצע הפליסטוקן (MPT; לפני 1.2 מיליון עד 600,000 שנה), ומתעדות שינויים בסמוך לגבול הצפוני של האוקיינוס הדרומי מאתר התוכנית הבינלאומית לגילוי האוקיינוס U1475 4,5. נתוני MPT מוצגים בארבע אנימציות, המדגישות שינויים בתנאי האוקיינוס כאשר כוכב הלכת מתקרר והשונות הקרחונית והבין-קרחונית מוגברת6. זה מספק בסיס גיאולוגי החושף את הקצב הטבעי של אקלים כדור הארץ, תוך שימת דגש על מגמת התקררות ארוכת טווח המנוגדת לחלוטין לתחזיות האקלים העתידיות. אומדני טמפרטורה עתידיים הם ערכים ממוצעים של התוצאות של 20 מודלי אקלים תחת אילוץ של מסלול פחמן מייצג 8.5 (RCP 8.5; תרחיש עם אילוץ קרינתי של 8.5 W/m2 בשנת 2100) עבור המיקום ניו יורק, ניו יורק7. RCP 8.5 מייצג את התרחיש הגרוע ביותר של פליטות מתמשכות וכתוצאה מכך עלייה של 3.7 מעלות צלזיוס בטמפרטורה העולמית הממוצעת עד שנת 21008. לפיכך, מאמר זה מדגים אמצעי להשוואת תחזיות עתידיות לנתונים גיאולוגיים כדי להשוות את שיעורי שינויי האקלים והשתנות האקלים.
Protocol
Representative Results
Discussion
עבודה זו מדגישה את התועלת של אמנות גנרטיבית לצורך תקשורת מדעית. ניתן להשתמש בזרימת העבודה כדי לתרגם נתונים קיימים לרכיבים בתוך הנפשה. בעוד שתוצרי האנימציה מעבודה זו ייחודיים בכך שבכל פעם שהקוד מופעל נוצרת גרסה אחרת של האנימציה, האלמנטים החזותיים מותאמים לנתוני מודלים גיאוכימיים ואקלימי?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להכיר בתמיכה שקיבלו מג’ורג’יה רודס וסטיוארט קופלנד בתחילת הפרויקט הזה – העידוד והחניכה שלהם היו חיוניים להצלחתנו. ברצוננו גם להדגיש את התועלת של https://p5js.org/reference/ כמשאב בלימוד קוד ב- JavaScript. חומר זה מבוסס על עבודה הנתמכת בחלקה על ידי הקרן הלאומית למדע במסגרת הסכם שיתוף הפעולה EPSCoR #OIA-1655221 ותוכנית Vis-a-Thon שלהם ועל ידי מענק הים של רוד איילנד [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).
