Wyobraź sobie, że wreszcie nadeszła wiosna i planujesz weekend. Prognoza pogody wygląda świetnie. Możesz iść na plażę - ale co, jeśli jest zamknięta z powodu kwitnienia glonów? Może mógłbyś wybrać się na wędrówkę - czy liści już nie będzie? Co może być w rozkwicie? Czy ptaki wędrowne powrócą? Aha, i słyszałeś, że ostatni rok był zły dla kleszczy - czy ta wiosna będzie lepsza czy gorsza?
Wszyscy przyjmujemy prognozy pogody za pewnik, więc dlaczego nie ma „prognozy przyrody”, aby odpowiedzieć na te pytania? Wejdź na nową dziedzinę naukową prognozowania ekologicznego. Ekolodzy od dawna starają się zrozumieć świat przyrody, ale dopiero niedawno zaczęli systematycznie myśleć o prognozowaniu.
Wiele obecnych badań w zakresie prognozowania ekologicznego koncentruje się na prognozach długoterminowych. Bierze pod uwagę pytania od dziesięcioleci do stuleci, takie jak to, jak gatunki mogą zmieniać zasięg w odpowiedzi na zmianę klimatu lub czy lasy będą nadal pobierać dwutlenek węgla z atmosfery.
Jednak w nowym artykule, którego jestem współautorem z 18 innymi naukowcami z uniwersytetów, prywatnych instytutów badawczych i US Geological Survey, twierdzimy, że skupienie się na prognozach krótkoterminowych w ciągu dni, pór roku i lat pomoże nam lepiej zrozumieć, zarządzać i chronić ekosystemy. Rozwój tej umiejętności byłby korzystny zarówno dla nauki, jak i społeczeństwa.
„Czerwona fala” zakwitu Karenia brevis, toksycznego mikroorganizmu, który może powodować zabijanie ryb i zatruwanie ludzi, którzy jedzą skażone skorupiaki. Naukowcy wykorzystują zdjęcia satelitarne i próbki wody do przewidywania szkodliwych zakwitów glonów i innych krótkoterminowych zjawisk ekologicznych. (Chase Fountain / Texas Parks & Wildlife) **********
Oprócz pomocy ludziom w planowaniu weekendów prognozy ekologiczne usprawnią podejmowanie decyzji w rolnictwie, leśnictwie, rybołówstwie i innych gałęziach przemysłu. Pomogą prywatnym właścicielom gruntów, samorządom oraz agencjom stanowym i federalnym lepiej zarządzać naszą ziemią, wodą i wybrzeżami i chronić je, na przykład ostrzegając przed takimi zdarzeniami, jak epidemie szkodników i szkodliwe zakwity glonów. Poprawią zdrowie publiczne dzięki lepszym prognozom epidemii chorób zakaźnych i lepszemu planowaniu w oczekiwaniu na głód, pożary i inne klęski żywiołowe.
Prognozy ekologiczne pogłębią także nasze zrozumienie otaczającego nas świata i tego, w jaki sposób działania człowieka go zmieniają. Prognozowanie formalizuje cykl między prognozowaniem a testowaniem, który stanowi sedno metody naukowej, i powtarza go w znacznie szybszym cyklu. Może przyspieszyć tempo odkryć w naukach o środowisku w krytycznym czasie szybkich zmian środowiska.
Umiejętności prognozowania pogody w National Oceanic and Atmospheric Administration uległy ciągłej i dramatycznej poprawie od zarania numerycznych prognoz pogody w latach 50. XX wieku (100 = idealny wynik, 0 = losowy). Rosnąca dokładność z czasem została przypisana większej ilości danych, szybszym komputerom i lepszym narzędziom do wprowadzania danych do modeli każdego dnia. Synergia tych czynników stale pogłębia nasze rozumienie atmosfery i ulepszone modele pogodowe. (Na podstawie NOAA, CC BY-ND) **********
Duże zbiory danych przyczyniają się do wielu postępów w prognozowaniu ekologicznym. Dzisiaj ekolodzy mają o rząd wielkości więcej danych w porównaniu do sprzed dekady, dzięki stałym funduszom publicznym na podstawową naukę i monitorowanie środowiska. Ta inwestycja dała nam lepsze czujniki, satelity i organizacje, takie jak National Ecological Observatory Network, która zbiera wysokiej jakości dane z 81 terenów w Stanach Zjednoczonych i Portoryko. Jednocześnie zmiany kulturowe między agencjami finansującymi, sieciami badawczymi i czasopismami sprawiły, że dane te były bardziej otwarte i dostępne.
Technologie cyfrowe umożliwiają dostęp do tych informacji szybciej niż w przeszłości. Notebooki terenowe ustąpiły miejsca tabletom i sieciom komórkowym, które mogą przesyłać strumieniowo nowe dane do superkomputerów w czasie rzeczywistym. Postępy w dziedzinie obliczeń pozwalają nam budować lepsze modele i wykorzystywać bardziej wyrafinowane metody statystyczne do tworzenia prognoz.
**********
Jak dotąd prognozy ekologiczne nie dotrzymały kroku postępom w zakresie danych i technologii. W naszym artykule przedstawiamy mapę drogową dla przyspieszenia pola, eliminując wąskie gardła, które nas spowalniają.
Niektóre z tych wąskich gardeł mają charakter techniczny, na przykład lepszą integrację strumieni danych, które są obecnie dostępne z wielu różnych źródeł, takich jak badania terenowe, sieci czujników i obserwacje satelitarne.
Inne wyzwania wiążą się z ludzkimi wyborami. Ekolodzy muszą poświęcać więcej czasu na dwustronną komunikację z interesariuszami, a nie tylko na przekazywanie najnowszych badań decydentom. Potrzebujemy lepszych sposobów na transfer najnowocześniejszych badań z uniwersytetów do agencji i prywatnego przemysłu.
Być może najbardziej ograniczające jest to, że ekolodzy tradycyjnie nie uczono koncepcji i metod prognozowania. Ale jak napisałem, ta sytuacja się zmienia. Obecnie odbywają się letnie warsztaty i rosnąca liczba kursów uniwersyteckich z zakresu prognoz ekologicznych. Prognozy prowadzą do nowych teorii, które mają na celu ujednolicenie różnych części ekologii.
**********
Na początku numerycznej prognozy pogody w latach 50. XX wieku naukowcy z National Weather Service stanęli przed wyborem. Mogli albo poczekać, aby rozpocząć prognozowanie, dopóki podstawowe badania, modele i narzędzia nie ulegną poprawie, albo natychmiast przystąpić do tworzenia prognoz i uczyć się poprzez działanie. Wybrali drugą ścieżkę. Okazało się to trudniejsze niż się spodziewano - ale gdyby czekali, prawdopodobnie ponieśliby porażkę, ponieważ straciliby krytyczne okno, gdy eksperci i agencje byłyby skłonne poczynić znaczne inwestycje w ten wysiłek.
Do tej pory ekolodzy zasadniczo trzymali się pierwszej, bardziej konserwatywnej ścieżki. Ale w czasach szybkich zmian środowiskowych potrzeby społeczne i możliwości technologiczne prognozowania nigdy nie były większe. Prognozy nie zawsze będą poprawne, zwłaszcza w miarę rozwoju dziedziny, ale porażka jest częścią uczenia się. Nadszedł czas, aby ekolodzy zaczęli prognozować.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation.
Michael Dietze, profesor nadzwyczajny Ziemi i Środowiska, Boston University
