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 vill tacka Georgia Rhodos och Stuart Copeland för stöd i början av detta projekt – deras uppmuntran och mentorskap var avgörande för vår framgång. Vi vill också lyfta fram nyttan av https://p5js.org/reference/ som en resurs för att lära sig koda i JavaScript. Detta material är baserat på arbete som delvis stöds av National Science Foundation under EPSCoR Cooperative Agreement #OIA-1655221 och deras Vis-a-Thon program och av Rhode Island Sea Grant [NA23OAR4170086].

1. Spela upp befintliga visualiseringar
<ol><li>Ladda ner kodnings- och visualiseringsprogram (se Materialförteckning).<ol><li>Ladda ned data och kod. Denna artikel använder "grader av osäkerhet" med data från Marcks et al.4 och Cartagena-Sierra et al.5 om åldersmodellen från Starr et al.9. OBS: "Grader av osäkerhet" innehåller fem kodningsfiler, kompletterande kodningsfil 1, kompletterande kodningsfil 2...

<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>

Detta arbete belyser nyttan av generativ konst för vetenskaplig kommunikation. Arbetsflödet kan användas för att översätta befintliga data till element i en animering. Medan animationsutdata från detta arbete är unika genom att varje gång koden körs skapas en annan version av animeringen, skalas de visuella elementen till geokemiska och klimatmodelldata; Således förblir element som färg, hastighet och storlek konstanta, så länge indata förblir desamma. Detta möjliggör också en direkt jämförelse av de...

Generativ konst och de metoder som används här möjliggör direkt översättning av kvantitativa data till animationer samtidigt som dataintegriteten bevaras. Konstnärer använder generativ konst för att utforska uppfattningar om rum och tid1,2, men generativ konst används ännu inte ofta med rumsliga eller tidsmässiga vetenskapliga data. Arbetet som presenteras här ger ett enkelt ramverk för att använda generativa visuella produkter för att visa upp klimatdata. Dessa produkter kan användas i stor utsträckning, oavsett om de används för att skapa personliga utställningar eller som ett visuellt hjälpmedel för en presentation eller onlinepublikation.
Att använda geokemiska mätningar eller uppskattningar för att skala element som färg, form, storlek och hastighet ger ett sätt att visuellt förmedla förändringshastigheter och förändringsstorlekar utan att betraktaren behöver läsa ett papper, tolka ett diagram eller titta igenom en datatabell. Alternativt används randomisering av utvalda variabler för att förmedla brist på data eller osäkerhet, som i fallet med framtida prognoser. Sammanställningen av geologiskt förflutet och framtid är kanske en integrerad del av effektiviteten hos dessa produkter som vetenskapliga kommunikationsverktyg. Nya erfarenheter tjänar ofta som utgångspunkt för jämförelse av moderna klimatförändringar, vilket gör det svårt att förstå omfattningen av antropogena klimatförändringar3.
Geokemiska mätningar visualiserade i detta dokument spänner över övergången från mitten av Pleistocen (MPT; 1,2 miljoner till 600 000 år sedan) och registrerar förändringar nära den norra gränsen för södra oceanen från International Ocean Discovery Program Site U1475 4,5. MPT-data presenteras i fyra animationer, som belyser förändringar i havsförhållanden när planeten svalnar och glacial och interglacial variabilitet förstärks6. Detta ger en geologisk baslinje som avslöjar den naturliga rytmen i jordens klimat, med betoning på en långsiktig kylningstrend som starkt kontrasterar framtida klimatprognoser. Framtida temperaturuppskattningar är medelvärden av resultaten från 20 klimatmodeller under tvång av Representative Carbon Pathway 8.5 (RCP 8.5; scenario med en strålningsdrivning på 8.5 W / m2 år 2100) för platsen New York, NY7. RCP 8.5 representerar ett värsta scenario med ihållande utsläpp som resulterar i en ökning av den globala medeltemperaturen med 3,7 °C fram till 21008. Således visar denna artikel ett sätt att jämföra framtida prognoser med geologiska data för att jämföra klimatförändringar och klimatvariationer.

<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

Förmågan att förstå dagens klimat bygger på en grundläggande förståelse för tidigare klimatvariationer och hur planeten stabiliseras av sammankopplade återkopplingar. Denna artikel presenterar en unik metod för att översätta register över tidigare klimatövergångar bevarade i djuphavssediment till en bred publik genom en uppslukande visualisering. Denna visualisering är en multimediainstallation som innehåller geokemiska register över glaciala och interglaciala övergångar och modellförutsägelser för framtida antropogen uppvärmning för att skapa en uppslukande upplevelse för tittarna och bjuda in dem att engagera sig i och reflektera över de subtila, nyanserade skillnaderna mellan delmängder av jordens historia. Detta arbete visar fem tidsintervaller, som börjar med starten av modern glacial-interglacial cyklicitet (~ en miljon år sedan), jämför tidigare klimat med modellresultat för projicerad framtida antropogen uppvärmning (fram till 2099). Installationen består av flera experimentella projektioner, en för varje delmängd av tiden, som visas på olika ytor i ett rum. När tittarna rör sig genom rymden cyklar projektionerna långsamt genom olika klimatövergångar med hjälp av animeringsmetoder som hastighet, färg, skiktning och upprepning, allt genererat genom platsspecifika data för att förmedla planetens unika beteende när det gäller det globala klimatet. Detta arbete ger ett ramverk för unik vetenskaplig datavisualisering, med generativa animationer skapade med hjälp av en Perlin Noise-algoritm i mitten av installationen. Forskningsvariabler, som havsytemperatur, näringsdynamik och klimatförändringshastigheten, påverkar formella resultat som färg, skala och animeringshastighet, som alla är lätta att manipulera och ansluta till specifika data. Detta tillvägagångssätt gör det också möjligt att publicera data online och tillhandahåller en mekanism för att skala visuella parametrar till en mängd olika kvantitativa och kvalitativa data.

Detta arbete producerar sex visualiseringar motsvarande fem unika intervall av geologisk tid, med visuella aspekter skalade till kvantitativa data antingen uppmätta på djuphavssediment (Figur 1, Figur 2, Figur 3, Figur 4, Video 1, Video 2, Video 3 och Video 4) eller modellerade från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) RCP-scenarier (Figur 5 och <stro...

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

Här presenteras ett protokoll för att visualisera klimatdata som generativ konst.

Använda generativ konst för att förmedla tidigare och framtida klimatomställningar

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 vara utmanande att förmedla klimatdata, särskilt när tidsskalorna är mycket större än vad människor vanligtvis tänker på. Detta protokoll tillåter användare att skapa generativa animationer med visuella objekt skalade till data. Med den här proceduren kan data omvandlas till animeringar som förmedlar information utan att förlita sig på diagram eller grafer.Det är mycket anpassningsbart när det gäller data som används och de visuella aspekterna som visas. Det skulle vara intressant om ett socialt experiment genomfördes på allmänhetens uppfattning om klimatdata baserat på olika sätt att presentera data. Detta arbete kan vara en visuell teknik tillsammans med mer traditionella eller konstnärliga metoder.Kodning på något nytt språk eller lära sig ny programvara kan vara utmanande. Online-resurser och internetsökningar efter nyckeltermer eller koder kan hjälpa till. När du har laddat ner kodnings- och visualiseringsprogramvaran laddar du ner data och börjar koda.Dra önskad MPT-fil, MPT 1, MPT 2, MPT 3 eller MPT 4 till kodredigeraren för att visualisera den. I explorermenyn klickar du på önskad MPT-mapp, MPT 1, MPT 2, MPT 3 eller MPT 4 för att visa en rullgardinsmeny. Klicka sedan på skriptet, följt av att klicka på index.html.Vänsterklicka på fönsterdelen med koden för index. html och välj Öppna med liveserver på menyn. Upprepa stegen, börja med att välja MPT-mappen i explorermenyn för varje delmängd av tiden.Om du vill visa visualiseringen baserat på framtida projektioner öppnar du mappen future på datorn och drar antingen ackumulerings- eller övergångsmappen till kodredigeraren. Välj sedan mappnamnet i explorerfönstret och klicka på index.html. Vänsterklicka på den del av fönstret med kod för index.html och välj Öppna med liveserver på menyn. Om du vill redigera visualiseringarna väljer du mappen av intresse i kodredigerarens utforskarfönster och öppnar huvudskriptfilen genom att klicka på skiss.js. Utför eventuella ändringar av visualiseringsparametrar i den här koden.Leta efter kodanteckningar med detaljerade beskrivningar av koden och dess funktion, efter dubbla snedstreck och vidare identifierade med gröna texter. Definiera de variabler som ska länkas till data eller användas för att anpassa visuella parametrar. Spara sedan ändringarna genom att samtidigt trycka på kommando- och S-tangenterna.Visa uppdaterade visuella objekt genom att gå till indexet. HTML-fil. I explorerfönstret vänsterklickar du och väljer Öppna med liveserver från menyn.Visualiseringar motsvarande unika geologiska tidsperioder genererades. Visuella aspekter som färg, storlek och hastighet skalades kvantitativt till uppskattningar av havsytemperatur, kväve, isotopsammansättning och klimatförändringshastigheten. Data mättes antingen på djuphavssediment eller modellerades från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar, eller IPCCs representativa kolväg eller RCP-scenarier.Animationen som genererades från MPT 1-kod motsvarade det tidigaste tidssegmentet för cirka 1,2 till 1,118 miljoner år sedan. Långt före glacial-interglacial förlängning och glacial kylning. MPT 2-koden motsvarade för cirka 1,112 till 1,06 miljoner år sedan, omedelbart före glacial-interglacial förlängning och glacial kylning.MPT 3 genererade bilderna för det näst senaste tidssegmentet med längre glacial-interglaciala cykler, för cirka 1,06 miljoner till 900 000 år sedan. MPT 4-kod genererade bilderna för det senaste tidssegmentet, för cirka 900 000 till 600 000 år sedan när längre glacial-interglaciala cykler var mer etablerade. Ackumulationskoden genererade modellprojektion för framtida antropogen uppvärmning baserat på temperaturuppskattningar av RCP 8.5-modellmedelvärden för New York.Övergångskoden skapade en enklare bild av samma sak, som bara visar konturen av klot som rör sig över bakgrunden. Produktformatet möjliggjorde anpassning och presentation av data, vilket skapade uppslukande vetenskapliga kommunikationsutställningar. När du redigerar koden ska du se till att den motsvarar de aktuella dataavsnitten.För framtida prognoser har du bara övergångs- eller ackumuleringsmapparna i arbetsutrymmet. Annars fungerar inte programmet. Denna teknik öppnar dörrar för att inkludera vetenskapliga data i grafisk design.Generativ och immersiv konst är snabbt växande områden med många möjligheter för konst att interagera med vetenskap och 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

Integrera Remote Sensing med sort distributionsmodeller; Kartläggning Tamarisk Invasioner Använda programvaran för 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

Genomförande av bärbara Utsläpp mätsystem (PEMS) för Real-körning Utsläpp (RDE) förordning 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

Använda Farmakologisk manipulation och med hög precision Radio Telemetry att studera Spatial Cognition i frigående djur

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 lipid extraktions- och analysmetod för karakterisering av markmikrober i experiment med många prov

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

Byggandet av en kompakt låg kostnad strålning sköld för luft-temperatur sensorer i ekologiska fältstudier

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

Sammansättning och Distribution analys av bioaerosoler Under olika miljöförhållanden

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

Använda Tg (Vtg1:mcherry) Zebrafish embryon för att testa de östrogena effekterna av endokrin hormonstörande föreningar

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 att undersöka mikrobiellt beteende i akvatiska ekosystem

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

Mikroplot Design och växt-och jordprov beredning för 15kväveanalys

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

Använda förändringar i bladöverföring för att undersöka kloroplaströrelse 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 ...