En todo el mundo, desde la tundra hasta los bosques tropicales y una variedad de ecosistemas intermedios, los investigadores ambientales han establecido torres micrometeorológicas para monitorear los flujos de carbono, agua y energía, que son mediciones de cómo el dióxido de carbono CO2,El vapor de agua y la energía calor circulan entre el suelo, las plantas y la atmósfera.La mayoría de estos sitios han estado recolectando datos continuamente, algunos durante casi 25 años, monitoreando los cambios en el nivel del ecosistema a través de períodos de sequías extremas y el aumento de las temperaturas globales.los sitios contribuyen a una red regional, es decir, la Red Europea Euroflux o la Red de América AmeriFlux, y las redes regionales juntas forman una red global llamada FLUXNET.
Reconociendo que se puede obtener una gran cantidad de conocimientos científicos a partir de esta información, más de 450 sitios en todo el mundo comparten sus datos de observación con la base de datos FLUXNET. La publicación de datos más reciente del proyecto - FLUXNET2015 - incluye algunos de los registros continuos más largos de ecosistemadatos tomados. La información ha sido sometida a extensos controles y controles de calidad QA / QC y ahora está disponible públicamente en línea: http://fluxnet.fluxdata.org/data/fluxnet2015-dataset/
Los científicos informáticos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Berkeley Lab del Departamento de Energía DOE contribuyeron al desarrollo de la base de datos y el sitio web de FLUXNET, así como a las herramientas de software que realizan automáticamente QA / QC y llenan vacíos en las observaciones de campo.También ayudaron a crear herramientas que permiten a los investigadores cargar, descargar y compartir fácilmente conjuntos de datos, así como rastrear cómo y dónde se utilizarán los datos de cada sitio. Gran parte de este trabajo se realizó en colaboración con colegas del Instituto de Biogeoquímica Max Planck yUniversidades de California-Berkeley UC Berkeley, Virginia UVA y Tuscia, Italia.
El Proyecto de Gestión de AmeriFlux, que está financiado por el DOE y liderado por Berkeley Lab, la Base de Datos de Flujos de Ecosistemas Europeos y el proyecto FLUXNET, trabajó con varias redes regionales para procesar y armonizar toda la información en la versión FLUXNET2015.
De acuerdo con Dennis Baldocchi, profesor de UC Berkeley e investigador principal de FLUXNET, esta información permite a los investigadores hacer preguntas sobre tendencias a largo plazo en el clima y la salud del ecosistema que anteriormente hubieran sido imposibles de investigar. Los datos también podrían usarse para ayudaruna variedad de personas, desde meteorólogos hasta agricultores, toman decisiones mejor informadas.
"Sabemos que la concentración de CO2 cambia en un ecosistema con el tiempo, y ahora podemos ver cómo estos cambios afectan la fotosíntesis o el uso del agua de todo un bosque o desierto", dice. "También podemos ver elefectos de fenómenos meteorológicos extremos, como períodos de calor y frío, en un ecosistema "
FLUXNET: una década de colaboración en ciernes
Según Baldocchi, una colaboración internacional de flujo comenzó en 1995 cuando un puñado de científicos que recién comenzaban a recolectar observaciones durante todo el año del intercambio de CO2 entre el suelo y la atmósfera se reunieron en La Thuile, Italia, para discutir los mejores métodos para recolectary registrar datos. Poco después de esa reunión, el DOE creó el programa AmeriFlux y comenzó a financiar a un puñado de investigadores para medir el intercambio de CO2 en varios ecosistemas de América del Norte. Mientras tanto, sus homólogos europeos estaban lanzando estudios similares de ecosistemas en Europa y la NASA.lanzó el Aqua Satellite para comprender el ciclo del agua de la Tierra y Terra Satellite para explorar las conexiones entre la atmósfera de la Tierra, la tierra, la nieve y el hielo, el océano y el equilibrio energético.
Al mismo tiempo, la NASA también financió la colaboración FLUXNET para combinar datos de las redes regionales para validar sus datos satelitales. En 1999, el grupo oficial FLUXNET se reunió nuevamente en el Centro de Conferencias Marconi en Marshall, California, para trabajar en la armonización de sus conjuntos de datos. Esto incluyóproponiendo nombres comunes, unidades y pasos de tiempo en sus descripciones de datos de campo, lo cual fue crucial para el análisis de sitios múltiples. Los investigadores también desarrollaron un proceso para llenar vacíos en los datos de campo.
"Cuando observas en la naturaleza, es inevitable que tengas lagunas en tus datos porque una gota de lluvia o error se mete con un sensor, o un sensor puede funcionar mal. Utilizamos modelos estadísticos para llenar esas lagunas de información", dice Baldocchi.
Una vez que el financiamiento inicial de la NASA expiró a fines de la década de 1990, los investigadores internacionales que vieron un beneficio en mantener la colaboración de FLUXNET lo mantuvieron a través de un mosaico de fondos de agencias en Canadá, Europa y los EE. UU., Así como "en especie"apoyo de grupos de investigación, universidades y fundaciones. De hecho, así es como comenzó la participación de Berkeley Lab en la creación de herramientas de software para FLUXNET.
"Es un gran problema que podamos lograr que cientos de científicos se unan, confíen entre sí, compartan e intercambien datos y trabajen hacia un objetivo común", dice Baldocchi. "En los primeros días, este era un grupo pequeñoy todos se conocían, por lo que pudimos reunirnos en un lugar como Italia y formar una relación personal. A medida que la comunidad crece, las herramientas de software que rastrean dónde y cómo se utilizan los datos de cada sitio son invaluables para generar confianza ".
Berkeley Lab se une a la colaboración de software FLUXNET
Los científicos informáticos de Berkeley Lab se unieron oficialmente a la colaboración FLUXNET en 2006, cuando Deb Agarwal de CRD se ofreció a usar fondos de su Microsoft Research Grant para ayudar a la colaboración a construir un sitio web, una base de datos consultable y un flujo de trabajo para solicitar y compartir datos del sitio. Con fondos limitados., las versiones iniciales del sitio web y la base de datos de FLUXNET fueron extremadamente utilitarias.
"Al principio, muchos investigadores estaban nerviosos de compartir sus datos públicamente porque se arriesgaban a perder crédito si alguien usaba sus datos sin reconocerlos, o publicaba un documento sobre sus datos antes de que pudieran", dice Agarwal. "Así que nos centramos enherramientas que darían a los administradores del sitio un incentivo para compartir cómodamente sus datos. Al principio, nos centramos en permitir el uso de los datos que cumpla con las políticas de datos ".
"En 2006 estábamos llegando al punto de los grandes datos, y los científicos informáticos esencialmente proporcionaron a los administradores del sitio alguna orientación y 'supervisión adulta' al convencernos de que el sitio web de FLUXNET debería servir como nuestro punto central de intercambio de datos".dice Baldocchi. "Antes de esto, muchos científicos simplemente se enviaban por correo electrónico archivos de datos entre ellos. No había control de versión ni verificación de los archivos, así que no tendríamos idea de qué versión era la más reciente, cuál había sidoanalizado, o cómo era diferente del conjunto de datos original. Obtuvimos todo esto con el nuevo sitio web y base de datos ".
Una vez que se acabó la subvención de Microsoft, Agarwal y el equipo de Berkeley Lab pudieron mantener el sitio FLUXNET con fondos limitados de Baldocchi y DOE. Al mismo tiempo, los colaboradores europeos que tenían fondos trabajaron en la actualización de los estándares de datos FLUXNET y la construcciónherramientas para cuantificar la incertidumbre en los datos de campo, que serán especialmente útiles para los modelos climáticos. Eventualmente, cuando Berkeley Lab recibió fondos para construir herramientas para el proyecto AmeriFlux, Agarwal y Gilberto Pastorello pudieron trabajar con los colaboradores europeos en estándares de metadatos, comoasí como la construcción de tuberías para QA / QC, relleno de huecos y cuantificación de incertidumbre. Ambos grupos aprovecharon este trabajo para actualizar las herramientas para la colaboración global de FLUXNET.
"Los datos de la versión reciente son dramáticamente mejores que las versiones anteriores", dice Agarwal. "Nuestro equipo reestructuró completamente los datos y nuestros colaboradores europeos renovaron por completo la cuantificación de la incertidumbre. Creamos una barra alta para QA / QC y ejecutamosCada año de datos del sitio a través de esta tubería, inspeccionamos manualmente las cosas que no estaban automatizadas y enviamos datos que no pasaron a los sitios para su reparación. Con estos nuevos estándares, hemos establecido una línea de base de calidad que garantizalos sitios son comparables "
Según Gilberto Pastorello, un científico informático de Berkeley Lab y colaborador de FLUXNET, las estimaciones de incertidumbre para los datos de FLUXNET son especialmente valiosas para los modeladores climáticos que desean validar sus simulaciones con datos de FLUXNET.
"Hemos adoptado un modelo en el que tomamos los desarrollos más recientes y bien aceptados en la comunidad de flujo y los incorporamos a nuestra cartera, lo que puede ser bastante desafiante porque tenemos que reelaborar algunos de los códigos para asegurar queejecutar en un entorno de producción. Es mucho trabajo preparar el código para que se ejecute en un conjunto de condiciones muy incierto y no comportarse mal ", dice Pastorello." En última instancia, queremos llevar esta tubería a un punto donde podamos ejecutarla de manera consistenteaquí en Berkeley Lab y en Europa, así como compartirlo con la comunidad para que cualquiera que quiera ejecutarlo pueda usarlo ".
Pastorello también está trabajando actualmente con colaboradores europeos para implementar una herramienta de partición en la tubería, que desglosará los datos de flujo de CO2 en respiración y fotosíntesis.
"Fue increíblemente importante para mí mantener este proyecto en marcha. Estos datos no son algo que pueda volver a crear, no puede comenzar a recopilar esta información desde cero", dice Baldocchi. "El FLUXNET de hoy ha excedido miesperanzas y aspiraciones, nuestros conjuntos de datos contienen algunas de las mediciones de flujo más antiguas en Europa y América del Norte, y ahora tenemos colaboradores de Asia, África, Australia, Nueva Zelanda y el Pacífico Sur ".
"La gente trabaja muy duro para recopilar datos de campo, por lo que sus datos son muy valiosos para ellos. Compartirlos abiertamente, la forma en que lo hacen, parece contradictorio a sus esfuerzos, pero después de ver cómo se utilizan sus datos para hacer regionalmentey estudios globales, más y más de estos investigadores quieren compartir sus datos y nos preguntan por qué sus datos aún no están en la última versión de FLUXNET ", dice Pastorello." Es extremadamente gratificante ver que nuestras herramientas ayudan a estas personas a darse cuenta de las ventajasde FLUXNET "
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Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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