Yöntem makalesi

Geçmiş ve Gelecekteki İklim Geçişlerini Aktarmak için Üretici Sanatı Kullanmak

DOI:

10.3791/65073

⸱

31 Mart 2023

 , 
1Graduate School of Oceanography, University of Rhode Island, 2Rhode Island School of Design

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, iklim verilerini üretken sanat olarak görselleştirmek için bir protokol sunulmaktadır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Modern iklimi anlama yeteneği, geçmiş iklim değişkenliğinin temel bir anlayışına ve gezegenin birbirine bağlı geri bildirimlerle stabilize edilme yollarına dayanır. Bu makale, derin deniz çökeltilerinde korunan geçmiş iklim geçişlerinin kayıtlarını sürükleyici bir görselleştirme yoluyla geniş kitlelere çevirmek için benzersiz bir yöntem sunmaktadır. Bu görselleştirme, izleyiciler için sürükleyici bir deneyim yaratmak için buzul ve buzullar arası geçişlerin jeokimyasal kayıtlarını ve gelecekteki antropojenik ısınma için model tahminlerini içeren, onları Dünya tarihinin alt kümeleri arasındaki ince, nüanslı farklılıklarla etkileşime girmeye ve yansıtmaya davet eden bir multimedya enstalasyonudur. Bu çalışma, modern buzul-buzullararası döngüselliğin (~ bir milyon yıl önce) başlangıcından başlayarak, geçmiş iklimi öngörülen gelecekteki antropojenik ısınma için model sonuçlarla karşılaştırarak (2099'a kadar) beş zaman aralığını sergilemektedir. Enstalasyon, bir odadaki farklı yüzeylerde gösterilen, zamanın her bir alt kümesi için bir tane olmak üzere birkaç deneysel projeksiyondan oluşur. İzleyiciler uzayda hareket ettikçe, projeksiyonlar hız, renk, katmanlama ve tekrarlama gibi animasyon yöntemlerini kullanarak farklı iklim geçişleri boyunca yavaşça döner ve bunların tümü gezegenin küresel iklimle ilgili benzersiz davranışını iletmek için bölgeye özgü verilerle üretilir. Bu çalışma, kurulumun merkezinde bir Perlin Gürültüsü algoritması kullanılarak oluşturulan üretken animasyonlarla benzersiz bilimsel veri görselleştirmesi için bir çerçeve sağlar. Deniz yüzeyi sıcaklığı, besin dinamikleri ve iklim değişikliği oranı gibi araştırma değişkenleri, renk, ölçek ve animasyon hızı gibi resmi sonuçları etkiler ve bunların hepsinin manipüle edilmesi ve belirli verilere bağlanması kolaydır. Bu yaklaşım aynı zamanda verileri çevrimiçi yayımlama olanağına olanak tanır ve görsel parametreleri çok çeşitli nicel ve nitel verilere ölçeklendirmek için bir mekanizma sağlar.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Üretici sanat ve burada kullanılan yöntemler, verilerin bütünlüğünü korurken nicel verilerin animasyonlara doğrudan çevrilmesine izin verir. Sanatçılar uzay ve zaman algılarını keşfetmek için üretken sanatı kullanırlar1,2, ancak üretken sanat henüz mekansal veya zamansal bilimsel verilerle yaygın olarak kullanılmamaktadır. Burada sunulan çalışma, iklim verilerini sergilemek için üretken görsel ürünler kullanmak için basit bir çerçeve sunmaktadır. Bu ürünler, ister yüz yüze sergiler oluşturmak için ister bir sunum veya çevrimiçi yayın için görsel bir yardım olarak kullanılsın, yaygın olarak uygulanabilir.

Renk, şekil, boyut ve hız gibi öğeleri ölçeklendirmek için jeokimyasal ölçümlerin veya tahminlerin kullanılması, izleyicinin bir makaleyi okumasına, bir grafiği yorumlamasına veya bir veri tablosuna bakmasına gerek kalmadan değişim oranlarını ve büyüklüklerini görsel olarak iletmenin bir yolunu sağlar. Alternatif olarak, seçilen değişkenlerin randomizasyonu, gelecekteki projeksiyonlarda olduğu gibi, veri eksikliğini veya belirsizliği iletmek için kullanılır. Jeolojik geçmiş ve geleceğin yan yana gelmesi, belki de bu ürünlerin bilim iletişim araçları olarak etkinliğinin ayrılmaz bir parçasıdır. Son deneyimler genellikle modern iklim değişikliği için karşılaştırmanın temeli olarak hizmet eder ve antropojenik iklim değişikliğinin büyüklüğünü kavramayı zorlaştırır3.

Bu makalede görselleştirilen jeokimyasal ölçümler, Pleistosen geçişinin ortalarını (MPT; 1.2 milyon ila 600.000 yıl önce) kapsamaktadır ve Uluslararası Okyanus Keşif Programı Sitesi U1475 4,5'ten Güney Okyanusu'nun kuzey sınırına yakın değişiklikleri kaydetmektedir. MPT verileri, gezegen soğudukça ve buzul ve buzullar arası değişkenlik arttıkça okyanus koşullarındaki değişiklikleri vurgulayan dört animasyonda sunulmaktadır6. Bu, Dünya'nın ikliminin doğal ritmini ortaya koyan jeolojik bir temel sağlar ve gelecekteki iklim projeksiyonlarına keskin bir şekilde zıt olan uzun vadeli bir soğutma eğilimini vurgular. Gelecekteki sıcaklık tahminleri, New York, NY7 konumu için Temsili Karbon Yolu 8.5 (RCP 8.5; 2100 yılında 8.5 W /m2'lik bir ışınım kuvveti ile senaryo) zorlamaları altındaki 20 iklim modelinin sonuçlarının ortalama değerleridir. RCP 8.5, 21008 yılına kadar ortalama küresel sıcaklıkta 3,7 ° C'lik bir artışla sonuçlanan en kötü sürdürülebilir emisyon senaryosunu temsil eder. Bu nedenle, bu makale, iklim değişikliği oranlarını ve iklim değişkenliğini karşılaştırmak için gelecekteki projeksiyonları jeolojik verilerle karşılaştırmanın bir yolunu göstermektedir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Mevcut görselleştirmeleri oynatma

  1. Kodlama ve görselleştirme yazılımını indirin (bkz.
    1. Verileri ve kodu indirin. Bu makalede, Starr ve ark.9'un yaş modeli üzerine Marcks ve ark.4 ve Cartagena-Sierra ve ark.5'ten elde edilen verilerle 'belirsizlik dereceleri' kullanılmaktadır.
      NOT: 'Belirsizlik dereceleri' beş kodlama dosyası içerir: Ek Kodlama Dosyası 1, Ek Kodlama Dosyası 2, Ek Kodlama Dosyası 3, Ek Kodlama Dosyası 4 ve Ek Kodlama Dosyası 5, görselleştirmenin her zaman dilimine ait içeriklerle (sırasıyla MPT 1, MPT 2, MPT 3, MPT 4 ve Gelecek). Bunların her biri, görselleştirmeler için kullanılan kodlama kitaplıkları10'un yanı sıra indirilen verileri .csv biçimde içeren 'Script' klasörleri, 'particle.js' görselleri oluşturmak için kullanılan kod ve ilgili tüm verileri ve kodu birbirine bağlayan bir dizin dosyası 'index.html içerir.
  2. Kod düzenleme yazılımını 'belirsizlik derecelerinden' açın.
  3. Bir dosyayı (MPT 1, MPT 2, MPT 3 veya MPT 4) görselleştirmek için kod düzenleyicisine sürükleyin.
    1. Dosyalar, pencerenin sol tarafındaki EXPLORER menüsünde görünür. Adım 1.7'deki 'Gelecek' klasöründeki verileri görselleştirme prosedürünü kontrol edin.
  4. EXPLORER menüsünde, bir açılır menüyü görüntülemek için klasörü (MPT 1, MPT 2, MPT 3 veya MPT 4) tıklatın, komut dosyasını tıklatın ve ardından index.html öğesini tıklatın.
    NOT: Kod, pencerenin sağ tarafında görünür.
  5. Pencerenin 'index.html' kodu içeren kısmına sol tıklayın ve menüden canlı sunucuyla aç'ı seçin.
    NOT: Bir internet tarayıcısı penceresi açılır ve görselleştirmeyi oynatmaya başlar.
  6. Farklı bir zaman alt kümesinden görsel yüklerken görselleştirmeler arasında kod düzenleyicisinin kapatılması ve yeniden açılması gerekebilir. Her zaman alt kümesi için 1.4-1.6 arasındaki adımları yineleyin.
  7. Görselleştirmeyi gelecek projeksiyonlarına göre görüntülemek için bilgisayarda 'Gelecek' klasörünü açın ve 'Birikim' veya 'Geçiş' klasörünü kod düzenleyicisine sürükleyin. Animasyonlar arasındaki fark, sonuçlar bölümünde açıklanmıştır.
  8. EXPLORER penceresinde klasör adını seçin ve index.html üzerine tıklayın. Pencerenin 'index.html' kodu içeren kısmına sol tıklayın ve menüden canlı sunucuyla aç'ı seçin.
    NOT: Bir internet tarayıcısı penceresi açılır ve ekran kaydıyla yerel olarak bir bilgisayara kaydedilebilen görselleştirmeyi oynatmaya başlar.

2. Görselleştirmeleri düzenleme

NOT: Görselleştirmeleri düzenlemek için, ilgili verileri yüklemek üzere yukarıdaki 1.1-1.4 arasındaki adımları gerektiği şekilde izleyin.

  1. Kod düzenleyicisinin EXPLORER penceresinde ilgilendiğiniz klasörü seçin ve sketch.js öğesine tıklayarak ana komut dosyasını açın.
    NOT: MPT 1'deki (Ek Kodlama Dosyası 1) 'çizim.js' dosyası en ayrıntılı ek açıklamaları içerir; Bu nedenle, bu dosya kodu tanımak için en kullanışlı dosya olabilir.
    1. Kod, kod düzenleyicisi penceresinin sağ tarafında görünür. Bu kod içindeki görselleştirme parametrelerinde tüm düzenlemeleri gerçekleştirin. Kodun ve işlevinin "//" çift eğik çizgilerinden sonra ayrıntılı açıklamalarını içeren ve yeşil metinle daha ayrıntılı olarak tanımlanan kod ek açıklamalarını arayın (Ek Şekil 1).
    2. Verilere bağlanacak veya görsel parametreleri özelleştirmek için kullanılacak değişkenleri tanımlayın (Ek Şekil 1).
    3. Verileri çalışma alanına yükleyin (Ek Şekil 2).
    4. Tuvalin görsel parametrelerini tanımlayın. Verileri belirli özelliklere bağlamak için bir 'for' döngüsü kullanın; Burada, boyut azot izotopik değeri 'd15N' ile bağlantılıdır (Ek Şekil 3).
    5. Her küre için bir kuyruk uzunluğu tanımlamak üzere for loop kullanın. Kuyruk, kürelerin göründükten sonra ekranda kaldığı süreyi ifade eder ve görsel ilerledikçe bir renk birikimi yaratır (Ek Şekil 4).
      NOT: Burada, kuyruk uzunluğu alkenonların c37'sinin birikim hızına ölçeklendirilir.
    6. Son olarak, görsellerin şeklini tanımlamak için bir Perlin Gürültü algoritması11 uygulayarak animasyonu çizin (Ek Şekil 5).
      NOT: Burada, dairenin çevresi boyunca noktalara uygulanan gürültü ile taban şekli olarak bir daire kullanılır. Bunlar, dairenin sınırını "kıpırdatacak" ve 'kıpırdama' komutuyla tanımlanan bir miktarda bir daireden sapan organik küre benzeri bir şekil verecektir.
    7. Değişikliklere yardımcı olmak için ek açıklamaları kullanarak kodu gerektiği gibi düzenleyin.

3. Düzenlemeleri kaydetme

  1. Komut ve S tuşlarına aynı anda basarak düzenlemeleri kaydedin.
  2. EXPLORER penceresinde 'index.html' dosyasına gidip sol tıklayıp menüden Live server ile aç'ı seçerek güncellenmiş görselleri görüntüleyin.
    NOT: Bir internet tarayıcısı penceresi açılır ve ekran kaydıyla bilgisayara yerel olarak kaydedilebilen görselleştirmeyi oynatmaya başlar.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, beş benzersiz jeolojik zaman aralığına karşılık gelen altı görselleştirme üretir; görsel yönler, derin deniz tortusu üzerinde ölçülen (Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3, Şekil 4, Video 1, Video 2, Video 3 ve Video 4) veya Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin (IPCC) RCP senaryolarından modellenen nicel verilere ölçeklendirilmiştir (Şekil 5 ve

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, üretici sanatın bilim iletişimi amacıyla yararlılığını vurgulamaktadır. İş akışı, varolan verileri bir animasyon içindeki öğelere çevirmek için kullanılabilir. Bu çalışmadan elde edilen animasyon çıktıları, kod her çalıştırıldığında animasyonun farklı bir sürümünün oluşturulması bakımından benzersiz olsa da, görsel öğeler jeokimyasal ve iklim modeli verilerine ölçeklendirilir; Böylece, giriş verileri aynı kaldığı sürece renk, hız ve boyut gibi öğeler sabit kalır. Bu aynı zamanda veriler hakkında sonuçlar çıka...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar şu anda bilinen bir çıkar çatışması olmadığını kabul etmektedir

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu projenin başlangıcında Georgia Rhodes ve Stuart Copeland'dan aldığımız desteği takdir etmek istiyoruz - onların teşviki ve mentorluğu başarımız için çok önemliydi. Ayrıca, JavaScript'te kodlamayı öğrenmede bir kaynak olarak https://p5js.org/reference/ faydasını vurgulamak istiyoruz. Bu materyal, kısmen EPSCoR İşbirliği Anlaşması #OIA-1655221 ve Vis-a-Thon programı ve Rhode Island Deniz Hibesi [NA23OAR4170086] kapsamında Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen çalışmalara dayanmaktadır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
ŞövaleUlineH-1450SILTeleskopik şövale köpük çekirdek tahtasını tutmak için
Köpük Çekirdek Poster PanosuRoyal Brites# 753064Projeksiyon için tuval olarak kullanılan köpük çekirdek tahtası
Live ServerMicrosoft; Yayıncı: Ritwick DeySürüm 5.7.9Animasyonların bir tarayıcı penceresinde görüntülenmesine izin veren Visual Studio Code için yazılım uzantısı. İndirilenler: https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=ritwickdey.LiveServer
Fırlatma ProjektörüOptoma796435814076İstenilen projeksiyon yüzeyi / mesafesi için çalışacak herhangi bir model atış projektörü 
MAC OS için Visual Studio CodeMicrosoftSürüm 1.74Kod düzenleme ve yürütme için yazılım. İndirilen yer: https://code.visualstudio.com/

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Anadol, R. efik Refik Anadol. , Refik Anadol Studio, LLC. refikanadol.com/information/ (2023).
  2. Lieberman, Z. Paint with your Feet. , YesYesNo. www.yesyesno.com/nike-collab-paint-with-your-feet (2011).
  3. 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).
  4. Marcks, B. A. δ15N in planktonic foraminifera species G. bulloides and G. inflata from IODP Site 361-U1475. [Dataset]. PANGAEA. , (2022).
  5. 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).
  6. Ford, H. L., Chalk, T. B. The mid-Pleistocene enigma. Oceanography. 33 (2), 101-103 (2020).
  7. U.S. Climate Resilience Toolkit Climate Explorer. , U.S. Federal Government. Available from: https://crt-climate-explorer.nemac.org/ (2021).
  8. 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. , Cambridge University Press. Cambridge. 1535(2013).
  9. Starr, A., et al. Antarctic icebergs reorganize ocean circulation during Pleistocene glacials. Nature. 589 (7841), 236-241 (2021).
  10. Li, Q., McCarthy, L. L. P5.js. , p5js.org/ (2023).
  11. Perlin, K. Improving noise. Proceedings of the 29th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. , 681-682 (2002).
  12. Lisiecki, L. E., Raymo, M. E. A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records. Paleoceanography. 20 (1), PA1003(2005).
  13. Robinson, R. S. Insights from fossil-bound nitrogen isotopes in diatoms, foraminifera, and corals. Annual Review of Marine Science. 15, 407-430 (2023).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Veri G rselle tirmeS r kleyici G rselle tirmeBuzul ve Buzullararas D ng lerDerin Deniz SedimanlarPerlin G r lt AlgoritmasAntropojenik Is nmaDeniz Y zeyi S caklBilim leti imi

İlgili makaleler