Name: using generative art to convey past and future climate transitions
Uploaded: 2023-03-31T13:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using Generative Art to Convey Past and Future Climate Transitions at JoVE.com

Vi vil gerne anerkende støtte modtaget fra Georgia Rhodes og Stuart Copeland i starten af dette projekt - deres opmuntring og mentorskab var afgørende for vores succes. Vi vil også gerne fremhæve nytten af https://p5js.org/reference/ som en ressource til at lære at kode i JavaScript. Dette materiale er baseret på arbejde, der delvist støttes af National Science Foundation under EPSCoR-samarbejdsaftalen #OIA-1655221 og deres Vis-a-Thon-program og af Rhode Island Sea Grant [NA23OAR4170086].

1. Afspilning af de eksisterende visualiseringer
<ol><li>Download kodnings- og visualiseringssoftware (se materialetabel).<ol><li>Download data og kode. Denne artikel bruger 'grader af usikkerhed' med data fra Marcks et al.4 og Cartagena-Sierra et al.5 om aldersmodellen fra Starr et al.9. BEMÆRK: 'Usikkerhedsgraderne' indeholder fem kodningsfiler, Supplementary Coding File 1, Supplementary Coding File 2, Supple...

<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>

Dette arbejde fremhæver nytten af generativ kunst med henblik på videnskabskommunikation. Arbejdsprocessen kan bruges til at oversætte eksisterende data til elementer i en animation. Mens animationsoutputtene fra dette arbejde er unikke, idet hver gang koden køres, oprettes en anden version af animationen, skaleres de visuelle elementer til geokemiske data og klimamodeldata; Således forbliver elementer som farve, hastighed og størrelse konstante, så længe inputdataene forbliver de samme. Dette giver også mulighe...

Generativ kunst og de metoder, der anvendes her, giver mulighed for direkte oversættelse af kvantitative data til animationer, samtidig med at dataenes integritet bevares. Kunstnere bruger generativ kunst til at udforske opfattelser af rum og tid1,2, men generativ kunst er endnu ikke almindeligt anvendt med rumlige eller tidsmæssige videnskabelige data. Det arbejde, der præsenteres her, giver en enkel ramme for brug af generative visuelle produkter til at fremvise klimadata. Disse produkter kan anvendes bredt, uanset om de bruges til at oprette personlige udstillinger eller som et visuelt hjælpemiddel til en præsentation eller online publikation.
Brug af geokemiske målinger eller estimater til at skalere elementer som farve, form, størrelse og hastighed giver et middel til visuelt at formidle ændringshastigheder og -størrelser uden at kræve, at seeren læser et papir, fortolker en graf eller kigger gennem en datatabel. Alternativt bruges randomiseringen af udvalgte variabler til at formidle mangel på data eller usikkerhed, som i tilfælde af fremtidige fremskrivninger. Sammenstillingen af geologisk fortid og fremtid er måske integreret i effektiviteten af disse produkter som videnskabelige kommunikationsværktøjer. Nylige erfaringer tjener ofte som sammenligningsgrundlag for moderne klimaændringer, hvilket gør det vanskeligt at forstå omfanget af menneskeskabte klimaændringer3.
Geokemiske målinger visualiseret i denne artikel spænder over overgangen fra midten af Pleistocæn (MPT; 1,2 millioner til 600.000 år siden) og registrerer ændringer nær den nordlige grænse af Sydhavet fra International Ocean Discovery Program Site U1475 4,5. MPT-dataene præsenteres i fire animationer, som fremhæver ændringer i havforholdene, efterhånden som planeten afkøles, og glacial og interglacial variabilitet forstærkes6. Dette giver en geologisk basislinje, der afslører den naturlige rytme i Jordens klima og understreger en langsigtet afkølingstendens, der står i skarp kontrast til fremtidige klimafremskrivninger. Fremtidige temperaturestimater er gennemsnitsværdier af resultaterne af 20 klimamodeller under tvang af Representative Carbon Pathway 8.5 (RCP 8.5; scenario med en strålingskraft på 8.5 W/m2 i år 2100) for placeringen New York, NY7. RCP 8.5 repræsenterer det værst tænkelige scenarie med vedvarende emissioner, der resulterer i en stigning på 3,7 °C i den gennemsnitlige globale temperatur inden 21008. Således demonstrerer denne artikel et middel til at sammenligne fremtidige fremskrivninger med geologiske data for at sammenligne hastigheder for klimaændringer og klimavariabilitet.

<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

Evnen til at forstå det moderne klima er afhængig af en grundlæggende forståelse af tidligere klimavariabilitet og de måder, hvorpå planeten stabiliseres af sammenkoblede feedbacks. Denne artikel præsenterer en unik metode til at oversætte optegnelser over tidligere klimaovergange bevaret i dybhavssedimenter til et bredt publikum gennem en fordybende visualisering. Denne visualisering er en multimedieinstallation, der inkorporerer geokemiske optegnelser over glaciale og interglaciale overgange og modelforudsigelser for fremtidig menneskeskabt opvarmning for at skabe en fordybende oplevelse for seerne og invitere dem til at engagere sig i og reflektere over de subtile, nuancerede forskelle mellem delmængder af Jordens historie. Dette arbejde viser fem tidsintervaller, begyndende med starten på moderne glacial-interglacial cyklicitet (~ en million år siden), og sammenligner tidligere klima med modelresultater for forventet fremtidig menneskeskabt opvarmning (indtil 2099). Installationen består af flere eksperimentelle projektioner, en for hver delmængde af tid, vist på forskellige overflader i et rum. Når seerne bevæger sig gennem rummet, cykler fremskrivningerne langsomt gennem forskellige klimatiske overgange ved hjælp af animationsmetoder som hastighed, farve, lagdeling og gentagelse, alt sammen genereret gennem stedspecifikke data for at formidle planetens unikke adfærd, når den vedrører det globale klima. Dette arbejde giver en ramme for unik videnskabelig datavisualisering med generative animationer oprettet ved hjælp af en Perlin Noise-algoritme i midten af installationen. Forskningsvariabler, som havoverfladetemperatur, næringsstofdynamik og hastigheden af klimaændringer, påvirker formelle resultater som farve, skala og animationshastighed, som alle er nemme at manipulere og oprette forbindelse til specifikke data. Denne tilgang giver også mulighed for at offentliggøre data online og giver en mekanisme til skalering af visuelle parametre til en bred vifte af kvantitative og kvalitative data.

Dette arbejde producerer seks visualiseringer svarende til fem unikke geologiske tidsintervaller, med visuelle aspekter skaleret til kvantitative data enten målt på dybhavssediment (figur 1, figur 2, figur 3, figur 4, video 1, video 2, video 3 og video 4) eller modelleret fra Det Mellemstatslige Panel om Klimaændringers (IPCC) RCP-scenarier (figur 5 og <strong cl...

Watch this Scientific Journal Video about Using Generative Art to Convey Past and Future Climate Transitions at JoVE.com

Using Generative Art to Convey Past and Future Climate Transitions

Her præsenteres en protokol til at visualisere klimadata som generativ kunst.

Brug af generativ kunst til at formidle tidligere og fremtidige klimaomstillinger

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

Det kan være udfordrende at formidle klimadata, især når tidshorisonterne er langt større, end folk normalt tænker på. Denne protokol giver brugerne mulighed for at oprette generative animationer med visualiseringer skaleret til data. Med denne procedure kan dataene omdannes til animationer, der formidler information uden at stole på diagrammer eller grafer.Det kan tilpasses meget med hensyn til anvendte data og de viste visuelle aspekter. Det ville være interessant at gennemføre et socialt eksperiment på offentlighedens opfattelse af klimadata baseret på forskellige former for datapræsentation. Dette arbejde kunne være en visuel teknik sammen med mere traditionelle eller kunstneriske metoder.Kodning på ethvert nyt sprog eller læring af ny software kan være udfordrende. Onlineressourcer og internetsøgninger efter nøglebegreber eller koder kan hjælpe. Når du har downloadet kodnings- og visualiseringssoftwaren, skal du downloade dataene og begynde at kode.Træk den ønskede MPT-fil, MPT 1, MPT 2, MPT 3 eller MPT 4 til kodeeditoren for at visualisere den. I explorer-menuen skal du klikke på den ønskede MPT-mappe, MPT 1, MPT 2, MPT 3 eller MPT 4 for at afsløre en rullemenu. Klik derefter på scriptet, efterfulgt af at klikke på indeks.html.Venstreklik på vinduesdelen med koden til indeks. html og vælg Åbn med live server i menuen. Gentag trinnene, startende med at vælge MPT-mappen i explorer-menuen for hver delmængde af tid.Hvis du vil have vist visualiseringen baseret på fremtidige projektioner, skal du åbne den fremtidige mappe på computeren og trække enten akkumulerings- eller overgangsmappen til kodeeditoren. Vælg derefter mappenavnet i explorer-vinduet og klik på indeks.html. Venstreklik på den del af vinduet, der indeholder kode til indeks.html og vælg Åbn med live server i menuen. For at redigere visualiseringerne skal du vælge mappen af interesse i explorer-vinduet i kodeeditoren og åbne hovedscriptfilen ved at klikke på skitse.js. Udfør eventuelle redigeringer af visualiseringsparametre i denne kode.Se efter kodeannoteringer med detaljerede beskrivelser af koden og dens funktion, efter dobbelte skråstreger og yderligere identificeret af grønne tekster. Definer de variabler, der skal knyttes til data eller bruges til at tilpasse visuelle parametre. Gem derefter redigeringerne ved samtidig at trykke på kommando- og S-tasterne.Få vist opdaterede visualiseringer ved at navigere til indekset. HTML-fil. I explorer-vinduet skal du venstreklikke og vælge Åbn med live server i menuen.Visualiseringer svarende til unikke geologiske tidsperioder blev genereret. Visuelle aspekter som farve, størrelse og hastighed blev kvantitativt skaleret til estimater af havoverfladetemperatur, nitrogen, isotopsammensætning og hastigheden af klimaændringer. Dataene blev enten målt på dybhavssedimenter eller modelleret fra det mellemstatslige panel om klimaændringer eller IPCCs repræsentative kulstofvej eller RCP-scenarier.Animationen genereret fra MPT 1-kode svarede til det tidligste tidssegment for omkring 1,2 til 1,118 millioner år siden. Længe før glacial-interglacial forlængelse og glacial afkøling. MPT 2-koden svarede til omkring 1.112 til 1.06 millioner år siden, umiddelbart før glacial-interglacial forlængelse og glacial afkøling.MPT 3 genererede det visuelle for det næstseneste tidssegment med længere glacial-interglaciale cyklusser for omkring 1, 06 millioner til 900.000 år siden. MPT 4-koden genererede billederne for det seneste tidssegment for omkring 900.000 til 600.000 år siden, da længere glacial-interglaciale cyklusser var mere etablerede. Akkumuleringskoden genererede modelfremskrivning for fremtidig menneskeskabt opvarmning baseret på temperaturestimater af RCP 8,5 modelgennemsnit for New York.Overgangskoden skabte en enklere visualisering af det samme, der kun viser omridset af kugler, der bevæger sig hen over baggrunden. Produktformatet tillod tilpasning og præsentation af data, hvilket skabte fordybende videnskabskommunikationsudstillinger. Når du redigerer koden, skal du sikre dig, at den svarer til de aktuelle datasektioner.Til fremtidige fremskrivninger skal du kun have overgangs- eller akkumuleringsmapperne i arbejdsområdet. Ellers fungerer programmet ikke. Denne teknik åbner døre for at inkludere videnskabelige data i grafisk design.Generativ og fordybende kunst er hurtigt voksende felter med mange muligheder for kunst at interagere med videnskab og data.

Research

JoVE Journal

Environment

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

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

Integration Remote Sensing med artsfordeling Modeller; Kortlægning Tamarisk invasioner Brug af softwaren for Assisted Habitat Modeling (SAHM)

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

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) for the Real-driving Emissions (RDE) Regulation in Europe

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems PEMS for the Real-driving Emissions RDE Regulation in Europe

Implementering af bærbare emissionsmålingssystemer (PEMS) for Real-drivende Emission (RDE) Forordning i Europa

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

Brug Farmakologisk manipulation og Høj præcision RF at studere den Spatial Cognition i fritgående dyr

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

En lipidekstraktions- og analysemetode til karakterisering af jordmikrober i forsøg med mange prøver

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

Construction of a Compact Low-Cost Radiation Shield for Air-Temperature Sensors in Ecological Field Studies

Opførelse af et kompakt Low-Cost stråling skjold for luft-temperatur sensorer i økologiske feltundersøgelser

Low cost temperature sensors are increasingly used by ecologists to assess climatic variation and change on ecologically relevant scales. Although ...

Composition and Distribution Analysis of Bioaerosols Under Different Environmental Conditions

Sammensætning og Distribution analyse af Bioaerosols Under forskellige miljøforhold

Variable microorganisms in particulate matter (PM) under different environmental conditions may have significant impacts on human health. In this study, ...

Using Tg(Vtg1:mcherry) Zebrafish Embryos to Test the Estrogenic Effects of Endocrine Disrupting Compounds

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

Brug af Tg(Vtg1:mcherry) Zebrafisk embryoner til at teste de østrogene virkninger af hormonforstyrrende forbindelser

There are many endocrine disrupting compounds (EDC) in the environment, especially estrogenic substances. The detection of these substances is difficult ...

In Situ Chemotaxis Assay to Examine Microbial Behavior in Aquatic Ecosystems

In Situ Chemotaxis Assay at undersøge mikrobiel adfærd i akvatiske økosystemer

Microbial behaviors, such as motility and chemotaxis (the ability of a cell to alter its movement in response to a chemical gradient), are widespread ...

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

Mikroplottedesign og forberedelse af plante- og jordprøver til 15 kvælstofanalyser

Many&#160;nitrogen fertilizer studies evaluate the overall effect of a treatment on end-of-season measurements such as grain yield or cumulative N losses. ...

Using Changes in Leaf Transmission to Investigate Chloroplast Movement in Arabidopsis thaliana

Using Changes in Leaf Transmission to Investigate Chloroplast Movement in Arabidopsis thaliana

Brug af ændringer i bladtransmission til at undersøge chloroplast bevægelse i Arabidopsis thaliana

Chloroplast movement in leaves has been shown to help minimize photoinhibition and increase growth under certain conditions. Much can be learned about ...