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 ønsker å anerkjenne støtte mottatt fra Georgia Rhodes og Stuart Copeland i begynnelsen av dette prosjektet-deres oppmuntring og mentorskap var avgjørende for vår suksess. Vi ønsker også å fremheve nytten av https://p5js.org/reference/ som en ressurs i å lære å kode i JavaScript. Dette materialet er basert på arbeid støttet delvis av National Science Foundation under EPSCoR Cooperative Agreement #OIA-1655221 og deres Vis-a-Thon program og av Rhode Island Sea Grant [NA23OAR4170086].

1. Spille av eksisterende visualiseringer
<ol><li>Last ned programvare for koding og visualisering (se Materialfortegnelse).<ol><li>Last ned dataene og koden. Denne artikkelen bruker «grader av usikkerhet» med data fra Marcks et al.4 og Cartagena-Sierra et al.5 om aldersmodellen fra Starr et al.9. "Usikkerhetsgrader" inneholder fem kodefiler, tilleggskodefil 1, tilleggskodefil 2, tilleggskodefil 3, til...

<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 arbeidet fremhever nytten av generativ kunst for formålet med vitenskapelig kommunikasjon. Arbeidsflyten kan brukes til å oversette eksisterende data til elementer i en animasjon. Selv om animasjonsutdataene fra dette arbeidet er unike ved at hver gang koden kjøres, opprettes en annen versjon av animasjonen, skaleres de visuelle elementene til geokjemiske data og klimamodelldata. Dermed forblir elementer som farge, hastighet og størrelse konstante, så lenge inngangsdataene forblir de samme. Dette muliggjør og...

Generativ kunst og metodene som brukes her tillater direkte oversettelse av kvantitative data til animasjoner samtidig som integriteten til dataene opprettholdes. Kunstnere bruker generativ kunst for å utforske oppfatninger av rom og tid1,2, men generativ kunst er ennå ikke vanlig brukt med romlige eller tidsmessige vitenskapelige data. Arbeidet som presenteres her gir et enkelt rammeverk for bruk av generative visuelle produkter for å vise frem klimadata. Disse produktene kan brukes mye, enten de brukes til å lage personlige utstillinger eller som et visuelt hjelpemiddel for en presentasjon eller elektronisk publikasjon.
Bruk av geokjemiske målinger eller estimater for å skalere elementer som farge, form, størrelse og hastighet gir et middel til visuelt å formidle hastigheter og størrelsesstørrelser uten at seeren må lese et papir, tolke en graf eller se gjennom en datatabell. Alternativt brukes randomisering av utvalgte variabler for å formidle manglende data eller usikkerhet, som ved framtidige framskrivninger. Sammenstillingen av geologisk fortid og fremtid er kanskje integrert i effektiviteten av disse produktene som vitenskapelige kommunikasjonsverktøy. Nylige erfaringer tjener ofte som sammenligningsgrunnlag for moderne klimaendringer, noe som gjør det vanskelig å forstå omfanget av menneskeskapte klimaendringer3.
Geokjemiske målinger visualisert i denne artikkelen spenner over overgangen fra midten av pleistocen (MPT; 1,2 millioner til 600 000 år siden), og registrerer endringer nær den nordlige grensen av Sørishavet fra International Ocean Discovery Program Site U1475 4,5. MPT-dataene presenteres i fire animasjoner, som fremhever endringer i havforholdene når planeten avkjøles og is- og mellomistidvariabiliteten forsterkes6. Dette gir en geologisk grunnlinje som avslører den naturlige rytmen i jordens klima, og understreker en langsiktig avkjølingstrend som sterkt kontrasterer fremtidige klimaprojeksjoner. Fremtidige temperaturestimater er gjennomsnittsverdier av resultatene fra 20 klimamodeller under pådrivene til Representative Carbon Pathway 8.5 (RCP 8.5; scenario med et strålingspådriv på 8.5 W/m2 i år 2100) for stedet New York, NY7. RCP 8.5 representerer et verst tenkelig scenario med vedvarende utslipp som resulterer i en 3,7 °C økning i gjennomsnittlig global temperatur innen 21008. Dermed demonstrerer denne artikkelen en måte å sammenligne fremtidige fremskrivninger med geologiske data for å sammenligne frekvenser av klimaendringer 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 å forstå dagens moderne klima er avhengig av en grunnleggende forståelse av tidligere klimavariabilitet og hvordan planeten stabiliseres ved sammenhengende tilbakekoblinger. Denne artikkelen presenterer en unik metode for å oversette registreringer av tidligere klimaoverganger bevart i dyphavssedimenter til et bredt publikum gjennom en oppslukende visualisering. Denne visualiseringen er en multimedieinstallasjon som inkorporerer geokjemiske registreringer av istider og mellomistider og modellforutsigelser for fremtidig menneskeskapt oppvarming for å skape en oppslukende opplevelse for seerne, og inviterer dem til å engasjere seg i og reflektere over de subtile, nyanserte forskjellene mellom delmengder av jordens historie. Dette arbeidet viser fem tidsintervaller, som begynner med begynnelsen av moderne istid-mellomistider (~ en million år siden), og sammenligner tidligere klima med modellresultater for projisert fremtidig menneskeskapt oppvarming (frem til 2099). Installasjonen består av flere eksperimentelle projeksjoner, en for hver delmengde av tid, vist på forskjellige overflater i et rom. Når seerne beveger seg gjennom rommet, går projeksjonene sakte gjennom forskjellige klimatiske overganger, ved hjelp av animasjonsmetoder som hastighet, farge, lagdeling og repetisjon, alt generert gjennom stedsspesifikke data for å formidle planetens unike oppførsel som det gjelder det globale klimaet. Dette arbeidet gir et rammeverk for unik vitenskapelig datavisualisering, med generative animasjoner opprettet ved hjelp av en Perlin Noise-algoritme i sentrum av installasjonen. Forskningsvariabler, som sjøoverflatetemperatur, næringsdynamikk og klimaendringshastigheten, påvirker formelle utfall som farge, skala og animasjonshastighet, som alle er enkle å manipulere og koble til bestemte data. Denne tilnærmingen tillater også muligheten for å publisere data på nettet og gir en mekanisme for skalering av visuelle parametere til et bredt utvalg av kvantitative og kvalitative data.

Dette arbeidet produserer seks visualiseringer som tilsvarer fem unike intervaller av geologisk tid, med visuelle aspekter skalert til kvantitative data enten målt på dyphavssediment (figur 1, figur 2, figur 3, figur 4, video 1, video 2, video 3 og video 4) eller modellert fra Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) RCP-scenarier (figur 5 og <strong class...

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 presenteres en protokoll for å visualisere klimadata som generativ kunst.

Bruke generativ kunst til å 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 utfordrende å formidle klimadata, spesielt når tidsskalaene er langt større enn de folk vanligvis tenker på. Denne protokollen lar brukere opprette generative animasjoner med visualobjekter skalert til data. Med denne fremgangsmåten kan dataene transformeres til animasjoner som formidler informasjon uten å være avhengig av diagrammer eller grafer.Det er svært tilpassbart når det gjelder data som brukes og de visuelle aspektene som vises. Det ville være interessant for et sosialt eksperiment å bli utført på offentlig oppfatning av klimadata basert på ulike former for datapresentasjon. Dette arbeidet kan være en visuell teknikk ved siden av mer tradisjonelle eller kunstneriske metoder.Koding på et hvilket som helst nytt språk eller å lære ny programvare kan være utfordrende. Nettressurser og Internett-søk etter nøkkelord eller koder kan hjelpe. Etter å ha lastet ned kodings- og visualiseringsprogramvaren, last ned dataene og begynn å kode.Dra ønsket MPT-fil, MPT 1, MPT 2, MPT 3 eller MPT 4 inn i kodeditoren for å visualisere den. I utforskermenyen klikker du på ønsket MPT-mappe, MPT 1, MPT 2, MPT 3 eller MPT 4 for å vise en rullegardinmeny. Klikk deretter på skriptet, etterfulgt av å klikke på indeks.html.Venstreklikk på vindusdelen med koden for indeks. html og velg Åpne med live server fra menyen. Gjenta trinnene, og start med å velge MPT-mappen i utforskermenyen for hvert delsett av tid.Hvis du vil vise visualiseringen basert på fremtidige projeksjoner, åpner du den fremtidige mappen på datamaskinen og drar enten akkumulerings- eller overgangsmappen til koderedigeringsprogrammet. Velg deretter mappenavnet i utforskervinduet og klikk på indeks.html. Venstreklikk på delen av vinduet med kode for indeks.html og velg Åpne med live server fra menyen. Hvis du vil redigere visualiseringene, velger du mappen av interesse i Utforsker-vinduet i koderedigeringsprogrammet og åpner hovedskriptfilen ved å klikke på skisse.js. Utfør eventuelle endringer i visualiseringsparametere i denne koden.Se etter kodemerknader med detaljerte beskrivelser av koden og dens funksjon, etter doble skråstreker og videre identifisert av grønne tekster. Definer variablene som skal kobles til data eller brukes til å tilpasse visuelle parametere. Deretter lagrer du endringene ved samtidig å trykke på kommando- og S-tastene.Vis oppdaterte visualobjekter ved å navigere til indeksen. HTML-fil. I utforskervinduet venstreklikker du og velger Åpne med live server fra menyen.Visualiseringer tilsvarende unike geologiske tidsperioder ble generert. Visuelle aspekter som farge, størrelse og hastighet ble kvantitativt skalert til estimater av sjøoverflatetemperatur, nitrogen, isotopsammensetning og klimaendringshastigheten. Dataene ble enten målt på dyphavssedimenter eller modellert fra FNs klimapanel, eller IPCCs representative karbonbane, eller RCP-scenarier.Animasjonen generert fra MPT 1-koden korresponderte med det tidligste tidssegmentet for omtrent 1,2 til 1,118 millioner år siden. I god tid før istid-mellomistid og iskjøling. MPT 2-koden tilsvarte for ca. 1,112 til 1,06 millioner år siden, rett før istid-mellomistid og isavkjøling.MPT 3 genererte bildene for det nest siste tidssegmentet med lengre istid-mellomistider, for omtrent 1,06 millioner til 900 000 år siden. MPT 4-koden genererte bildene for det siste tidssegmentet, for omtrent 900 000 til 600 000 år siden da lengre istider og mellomistider var mer etablert. Akkumuleringskoden genererte modellprojeksjon for fremtidig menneskeskapt oppvarming basert på temperaturestimater av RCP 8.5-modellgjennomsnitt for New York.Overgangskoden opprettet et enklere visualobjekt av det samme, og viser bare omrisset av kuler som beveger seg over bakgrunnen. Produktformatet tillot tilpasning og presentasjon av data, og skapte oppslukende vitenskapskommunikasjonsutstillinger. Når du redigerer koden, må du sørge for at den tilsvarer gjeldende dataseksjoner.For fremtidige projeksjoner må du bare ha overgangs- eller akkumuleringsmappene i arbeidsområdet. Ellers vil programmet ikke fungere. Denne teknikken åpner dører for å inkludere vitenskapelige data i grafisk design.Generativ og oppslukende kunst er raskt voksende felt med mange muligheter for kunst å samhandle med vitenskap 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

Integrering Remote Sensing med Arter distribusjon modeller; Kartlegging Tamarisk invasjon Bruke programvaren for pasning 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 av bærbare Utslipp Measurement Systems (PEM) for Real-kjøre utslipp (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

Bruke Farmakologisk Manipulasjon og høy presisjon Radio Telemetri å studere Spatial Cognition i frittgående 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 lipidekstraksjons- og analysemetode for karakterisering av jordmikrober i eksperimenter 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

Byggingen av en kompakt rimelig stråling Shield for Air temperatur sensorer i økologiske feltstudier

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

Sammensetning og distribusjon analyse av Bioaerosols Under ulike 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

Bruke Tg (Vtg1:mcherry) Sebrafisk embryoer å teste estrogenic effekten av endokrine forstyrre 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 Analyse for å undersøke mikrobiell atferd 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

Microplot Design og plante og jord prøve forberedelse for 15Nitrogen analyse

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

Bruke endringer i bladoverføring for å undersøke kloroplastbevegelsen 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 ...