https://frosthead.com

Могат ли учените да прогнозират цъфтеж на водорасли и огнища на вредители, както ние правим времето?

Представете си, че най-накрая настъпи пролетта и планирате уикенда си. Прогнозата за времето изглежда страхотно. Бихте могли да отидете на плажа - но какво ще стане, ако е затворен поради цъфтеж на водорасли? Може би бихте могли да отидете на екскурзия - листата ли ще са навън? Какво може да е в цветето? Ще се върнат ли прелетните птици? О, и чухте, че миналата година беше лошо за кърлежите - тази пролет ще бъде по-добра или по-лоша?

Всички приемаме прогнозите за времето за даденост, така че защо няма „прогноза за природата“, която да отговори на тези въпроси? Влезте в новото научно поле на екологичното прогнозиране. Еколозите отдавна се стремят да разберат естествения свят, но едва наскоро започнаха да мислят системно за прогнозирането.

Голяма част от настоящите изследвания в областта на екологичното прогнозиране са насочени към дългосрочните прогнози. Той разглежда въпроси, които се играят в продължение на десетилетия до векове, като например как видовете могат да изместят обхвата си в отговор на климатичните промени или дали горите ще продължат да поемат въглероден диоксид от атмосферата.

Въпреки това, в нова статия, която съм съавтор с още 18 учени от университети, частни изследователски институти и Геологическата служба на САЩ, твърдим, че съсредоточаването върху краткосрочните прогнози за периоди от дни, сезони и години ще ни помогне да разберем по-добре, управление и опазване на екосистемите. Развиването на тази способност би било печеливша както за науката, така и за обществото.

"Червен прилив" разцвет на Карения бревис "Червен прилив" цъфти на Karenia brevis, токсичен микроорганизъм, който може да причини риба убива и отрови хора, които ядат замърсени миди. Учените използват сателитни изображения и вземане на проби от вода, за да прогнозират вредни цветове на водорасли и други краткосрочни екологични явления. (Фонтан Chase / Тексаски паркове и дива природа)

**********

Освен че помагат на хората да планират уикендите си, екологичните прогнози ще подобрят вземането на решения в селското, горското, рибарството и други отрасли. Те ще помогнат на частните собственици на земи, местните власти и държавните и федералните агенции по-добре да управляват и опазват нашата земя, вода и брегови линии, например като предупреждават за събития като огнища на вредители и вредни цветове на водорасли. Те ще подобрят общественото здраве чрез по-добри прогнози за заразяване с инфекциозни заболявания и по-добро планиране в очакване на глад, пожар и други природни бедствия.

Екологичните прогнози също ще задълбочат разбирането ни за света около нас и за това как човешките дейности го променят. Прогнозирането формализира цикъла между прогнозиране и тестване, който е в основата на научния метод, и го повтаря в много по-бърз цикъл. Тя може да ускори темпа на откриване в науките за околната среда в този критичен момент на бързи промени в околната среда.

Умение за прогноза за времето Уменията за прогноза за времето в Националната администрация за океански и атмосферни влияния се подобряват непрекъснато и драстично от зората на численото прогнозиране на времето през 50-те години на миналия век (100 = перфектен резултат, 0 = случаен). Нарастващата точност с течение на времето се дължи на повече данни, по-бързи компютри и по-добри инструменти за въвеждане на данни в модели всеки ден. Синергията на тези фактори непрекъснато усъвършенства нашето разбиране за атмосферата и подобрените модели за времето. (Адаптирано от NOAA, CC BY-ND)

**********

Големите данни водят до голяма част от напредъка в екологичното прогнозиране. Днес еколозите разполагат с порядък повече данни в сравнение с преди само десетилетие, благодарение на устойчивото публично финансиране за основни научни изследвания и мониторинг на околната среда. Тази инвестиция ни даде по-добри сензори, спътници и организации като Националната екологична обсерваторна мрежа, която събира висококачествени данни от 81 полеви обекта в Съединените щати и Пуерто Рико. В същото време културните промени в агенции за финансиране, изследователски мрежи и списания направиха тези данни по-открити и достъпни.

Цифровите технологии позволяват достъп до тази информация по-бързо, отколкото в миналото. Теренните тефтери са отстъпили на таблетите и клетъчните мрежи, които могат да предават нови данни в суперкомпютри в реално време. Напредването на изчисленията ни позволява да изградим по-добри модели и да използваме по-сложни статистически методи за изготвяне на прогнози.

**********

Досега обаче екологичното прогнозиране не е в крак с напредъка на данните и технологиите. В нашата статия ние очертаваме пътна карта за ускоряване на полето, като се справим с тесните места, които ни забавят.

Някои от тези тесни места са технически, като по-добро интегриране на потоците от данни, които сега са достъпни от много различни източници, като теренни проучвания, сензорни мрежи и сателитни наблюдения.

Други предизвикателства включват човешки избор. Еколозите трябва да отделят повече време, ангажирани в двупосочна комуникация със заинтересованите страни, а не просто да изтласкват най-новите изследвания към лицата, вземащи решения. И се нуждаем от по-добри начини да прехвърлим съвременни изследвания от университети към агенции и частна индустрия.

Може би най-ограничаващото е, че еколозите традиционно не са научени да прогнозират концепции и методи. Но както писах, тази ситуация се променя. Сега има летни семинари и нарастващ брой университетски курсове по екологично прогнозиране. Прогнозирането води до нови теории, които имат за цел да обединят различните части на екологията.

**********

В зората на численото прогнозиране на времето през 50-те години учени от Националната метеорологична служба са изправени пред избор. Те биха могли или да изчакат да започнат прогнозите, докато основните изследвания, модели и инструменти се подобрят, или да продължат незабавно с изготвянето на прогнози и да се учат, като правят. Те избраха втория път. Оказа се по-трудно от очакваното - но ако бяха изчакали, те вероятно биха се провалили, защото щяха да пропуснат критичен прозорец, когато експерти и агенции бяха готови да направят големи инвестиции в това усилие.

Досега еколозите обикновено се придържат към първия, по-консервативен път. Но в това време на бързи промени в околната среда, обществената потребност и технологичният капацитет за прогнозиране никога не са били по-големи. Прогнозите не винаги са правилни, особено когато терена се развива, но провалът е част от обучението. Времето еколозите да започнат да прогнозират сега.


Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation. Разговорът

Майкъл Дитце, доцент по Земята и околната среда, Бостънския университет

Могат ли учените да прогнозират цъфтеж на водорасли и огнища на вредители, както ние правим времето?