Name: using generative art to convey past and future climate transitions
Uploaded: 2023-03-31T13:50:00
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我们要感谢Georgia Rhodes和Stuart Copeland在这个项目开始时给予的支持 - 他们的鼓励和指导对我们的成功至关重要。我们还想强调 https://p5js.org/reference/ 作为学习JavaScript编码的资源的效用。本材料基于美国国家科学基金会根据EPSCoR合作协议 #OIA-1655221及其Vis-a-Thon计划以及罗德岛海洋赠款[NA23OAR4170086]部分支持的工作。

1. 播放现有可视化效果
<ol><li>下载编码和可视化软件（请参阅 材料表）。<ol><li>下载数据和代码。本文使用“不确定性程度”，其中包含来自Marcks等人4和Cartagena-Sierra等人5的数据，这些数据来自Starr等人的年龄模型9。 注意：“不确定度”包含五个编码文件，补充编码文件 1、补充编码文件 2、补充编码文件 3?...

<ol>
	<li>Anadol, R. e. f. i. k. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Refik Anadol. , (2023).</li><li>Lieberman, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Paint with your Feet. , (2011).</li><li>Moore, F. C., Obradovich, N., Lehner, F., Baylis, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapidly+declining+remarkability+of+temperature+anomalies+may+obscure+public+perception+of+climate+change.">Rapidly declining remarkability of temperature anomalies may obscure public perception of climate change.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (11), 4905-4910 (2019).</li><li>Marcks, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=&#948;15N+in+planktonic+foraminifera+species+G.+bulloides+and+G.+inflata+from+IODP+Site+361-U1475.+[Dataset].">&#948;15N in planktonic foraminifera species G. bulloides and G. inflata from IODP Site 361-U1475. [Dataset].</a> PANGAEA. , (2022).</li><li>Cartagena-Sierra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Latitudinal+migrations+of+the+subtropical+front+at+the+Agulhas+plateau+through+the+mid-Pleistocene+transition.">Latitudinal migrations of the subtropical front at the Agulhas plateau through the mid-Pleistocene transition.</a> Paleoceanography and Paleoclimatology. 36 (7), e2020PA004084 (2021).</li><li>Ford, H. L., Chalk, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mid-Pleistocene+enigma.">The mid-Pleistocene enigma.</a> Oceanography. 33 (2), 101-103 (2020).</li><li>. U.S. Climate Resilience Toolkit Climate Explorer Available from: <a target="_blank" href="https://crt-climate-explorer.nemac.org/">https://crt-climate-explorer.nemac.org/</a> (2021)</li><li>Stocker, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 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).</li><li>Starr, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antarctic+icebergs+reorganize+ocean+circulation+during+Pleistocene+glacials.">Antarctic icebergs reorganize ocean circulation during Pleistocene glacials.</a> Nature. 589 (7841), 236-241 (2021).</li><li>Li, Q., McCarthy, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> P5.js. , (2023).</li><li>Perlin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+noise.">Improving noise.</a> Proceedings of the 29th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. , 681-682 (2002).</li><li>Lisiecki, L. E., Raymo, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Pliocene-Pleistocene+stack+of+57+globally+distributed+benthic+&#948;18O+records.">A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic &#948;18O records.</a> Paleoceanography. 20 (1), PA1003 (2005).</li><li>Robinson, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+from+fossil-bound+nitrogen+isotopes+in+diatoms,+foraminifera,+and+corals.">Insights from fossil-bound nitrogen isotopes in diatoms, foraminifera, and corals.</a> Annual Review of Marine Science. 15, 407-430 (2023).</li></ol>

这项工作突出了生成艺术在科学传播方面的效用。工作流可用于将现有数据转换为动画中的元素。虽然这项工作的动画输出是独一无二的，因为每次运行代码时都会创建不同版本的动画，视觉元素会缩放到地球化学和气候模型数据;因此，只要输入数据保持不变，颜色、速度和大小等元素就保持不变。这也允许直接比较这些视觉元素，以得出有关数据的结论。
来自深海沉积物?...

生成艺术和这里采用的方法允许将定量数据直接转换为动画，同时保持数据的完整性。艺术家使用生成艺术来探索对空间和时间的感知1,2，但生成艺术尚未与空间或时间科学数据一起使用。这里介绍的工作为使用生成式视觉产品来展示气候数据提供了一个简单的框架。这些产品可以广泛应用，无论是用于创建面对面的展览，还是作为演示或在线出版物的视觉辅助。
使用地球化学测量或估计来缩放颜色、形状、大小和速度等元素提供了一种直观地传达变化速率和幅度的方法，而无需查看者阅读论文、解释图表或查看数据表。或者，使用选定变量的随机化来传达缺乏数据或不确定性，就像未来预测的情况一样。地质过去和未来的并置也许是这些产品作为科学传播工具有效性的组成部分。最近的经验往往作为比较现代气候变化的基线，因此难以掌握人为气候变化的严重程度3.
本文可视化的地球化学测量跨越更新世中期过渡期（MPT;120万至60万年前），记录了国际海洋发现计划站点U1475 4,5在南大洋北部边界附近的变化。MPT数据以四个动画形式呈现，突出显示了随着地球变冷以及冰川和间冰期变化放大而海洋条件的变化6。这提供了一个地质基线，揭示了地球气候的自然节奏，强调了与未来气候预测形成鲜明对比的长期变冷趋势。未来温度估计值是代表性碳途径8.5（RCP 8.5;2100年辐射强迫为8.5 W/m 2的情景）强迫下20个气候模型结果的平均值，适用于纽约州纽约7号。RCP 8.5代表了持续排放的最坏情况，导致到2100年全球平均气温上升3.7°C8。因此，本文展示了一种将未来预测与地质数据进行比较的方法，以比较气候变化和气候变异率。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Easel</td>
			<td>Uline</td>
			<td>H-1450SIL</td>
			<td>Telescoping easel to hold foam core board</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Foam Core Poster Board</td>
			<td>Royal Brites</td>
			<td>#753064</td>
			<td>Foam core board used as a canvas for projection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Live Server</td>
			<td>Microsoft; Publisher: Ritwick Dey</td>
			<td>Version 5.7.9</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Throw Projector</td>
			<td>Optoma</td>
			<td>796435814076</td>
			<td>Any model throw projector which will work for projection surface/distance desired&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Visual Studio Code</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>Version 1.74 for MAC OS</td>
			<td>Software for code editing and execusion. Downloaded at : https://code.visualstudio.com/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using generative art to convey past and future climate transitions

理解现代气候的能力依赖于对过去气候变率的基本理解，以及地球通过相互关联的反馈稳定的方式。本文介绍了一种独特的方法，通过沉浸式可视化将保存在深海沉积物中的过去气候变化记录翻译给广大受众。这个可视化是一个多媒体装置，结合了冰川和间冰期转变的地球化学记录以及对未来人为变暖的模型预测，为观众创造身临其境的体验，邀请他们参与并反思地球历史子集之间的微妙差异。这项工作展示了五个时间间隔，从现代冰川 - 间冰期周期的开始（~一百万年前），将过去的气候与预测的未来人为变暖的模型结果进行比较（直到2099年）。该装置由几个实验投影组成，每个时间子集一个，显示在房间的不同表面上。当观众在空间中移动时，投影在不同的气候过渡中缓慢循环，使用速度、颜色、分层和重复等动画方法，所有这些都通过特定地点的数据生成，以传达地球与全球气候有关的独特行为。这项工作为独特的科学数据可视化提供了一个框架，在装置的中心使用柏林噪声算法创建生成动画。研究变量，如海面温度、营养动态和气候变化的速度，会影响颜色、比例和动画速度等正式结果，这些都易于操作并连接到特定数据。这种方法还允许在线发布数据的可能性，并提供一种将视觉参数缩放到各种定量和定性数据的机制。

这项工作产生了六个可视化，对应于五个独特的地质时间间隔，视觉方面缩放到在深海沉积物上测量的定量数据（图1，图2，图3，图4，视频1，视频2，视频3和视频4）或根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的RCP情景建模（图5和图6 <s...

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Using Generative Art to Convey Past and Future Climate Transitions

在这里，提出了一个协议，将气候数据可视化为生成艺术。

使用生成艺术传达过去和未来的气候转型

The ability to understand modern day climate relies on a foundational understanding of past climate variability and the ways in which the planet is ...

传达气候数据可能具有挑战性，尤其是当时间尺度远远超过人们通常想象的时间尺度时。此协议允许用户创建具有缩放到数据的视觉效果的生成动画。通过此过程，可以将数据转换为传达信息的动画，而无需依赖图表或图形。它在使用的数据和显示的视觉方面是高度可定制的。根据不同的数据呈现模式，对公众对气候数据的看法进行一项社会实验将是有意义的。这项工作可以是一种视觉技术，与更传统或艺术的方法并列。用任何新语言编码或学习新软件都可能具有挑战性。在线资源和互联网搜索关键术语或代码可以提供帮助。下载编码和可视化软件后，下载数据并开始编码。将所需的 MPT 文件、MPT 1、MPT 2、MPT 3 或 MPT 4 拖到代码编辑器中以对其进行可视化。在资源管理器菜单中，单击所需的 MPT 文件夹、MPT 1、MPT 2、MPT 3 或 MPT 4 以显示下拉菜单。然后单击脚本，然后单击索引.html。左键单击包含索引代码的窗口部分。html 并从菜单中选择使用实时服务器打开。重复这些步骤，从在资源管理器菜单中选择每个时间子集的 MPT 文件夹开始。若要查看基于未来预测的可视化效果，请在计算机上打开未来文件夹，然后将累积或过渡文件夹拖到代码编辑器中。接下来，在资源管理器窗口中选择文件夹名称，然后单击索引.html。左键单击窗口中带有索引代码的部分。html 并从菜单中选择使用实时服务器打开。要编辑可视化效果，请在代码编辑器的资源管理器窗口中选择感兴趣的文件夹，然后单击 sketch.js 打开主脚本文件。对此代码中的可视化参数执行任何编辑。查找代码注释，其中包含代码及其功能的详细说明，在双斜杠之后，并用绿色文本进一步标识。定义将链接到数据或用于自定义可视参数的变量。接下来，通过同时按命令和 S 键来保存编辑。通过导航到索引来查看更新的视觉对象。HTML 文件。在资源管理器窗口中，左键单击并从菜单中选择使用实时服务器打开。生成了与独特地质时间段相对应的可视化。颜色、大小和速度等视觉方面被定量缩放到海面温度、氮、同位素组成和气候变化速度的估计值。这些数据要么是在深海沉积物上测量的，要么是根据政府间气候变化专门委员会、国际化学品保护公约代表性碳途径或RCP情景建模的。由MPT 1代码生成的动画对应于大约1.2至1.118百万年前的最早时间段。早在冰川-间冰期延长和冰川冷却之前。MPT 2代码对应于大约1.112至1.06百万年前，紧接在冰川间冰期延长和冰川冷却之前。MPT 3 生成了冰川-间冰期周期更长的第二个最新时间段的视觉效果，大约在 106 万到 900， 000 年前。MPT 4代码生成了最近时间段的视觉效果，大约900,000到600,000年前，当时更长的冰川 - 间冰期周期更加成熟。累积代码根据纽约RCP 8.5模型平均值的温度估计数生成了未来人为变暖的模型预测。过渡代码创建了相同的更简单的视觉效果，仅显示在背景中移动的球体的轮廓。产品格式允许数据的定制和呈现，创建身临其境的科学传播展品。编辑代码时，请确保它与当前数据部分相对应。对于将来的投影，工作空间中只有过渡或累积文件夹。否则，程序将无法运行。这种技术为在平面设计中包括科学数据打开了大门。生成和沉浸式艺术是快速发展的领域，艺术与科学和数据互动的机会很多。

Research

JoVE Journal

Environment

Integrating Remote Sensing with Species Distribution Models; Mapping Tamarisk Invasions Using the Software for Assisted Habitat Modeling (SAHM)

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整合与物种分布模型遥感;映射红柳入侵使用软件进行辅助建模居（SAHM）

Early detection of invasive plant species is vital for the management of natural resources and protection of ecosystem processes. The use of satellite ...

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环境科学

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便携式排放测量系统（PEMS）在欧洲的真实驾驶排放（RDE）规例的执行情况

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. ...

Using Pharmacological Manipulation and High-precision Radio Telemetry to Study the Spatial Cognition in Free-ranging Animals

使用药理操纵和高精度无线电遥测研究空间认知中自由放养的动物

An animal&#39;s ability to perceive and learn about its environment plays a key role in many behavioral processes, including navigation, migration, ...

A Lipid Extraction and Analysis Method for Characterizing Soil Microbes in Experiments with Many Samples

用于表征土壤微生物的脂质提取和分析方法在许多样品的实验中

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial ...

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一种用于空气温度传感器的紧凑型低成本辐射屏蔽的生态场研究

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Using TgVtg1:mcherry Zebrafish Embryos to Test the Estrogenic Effects of Endocrine Disrupting Compounds

使用Tg（Vtg1：mcherry）斑马鱼胚胎测试内分泌干扰化合物的雌激素效应

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在西图化学分析中，以检验水生生态系统中的微生物行为

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微图设计及植物和土壤样品制备，进行15次氮气分析

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