Візуалізація кліматичних даних за допомогою інструменту Giovanni від NASA (Частина 1)

Як візуалізувати кліматичні катастрофи у регіонах конфлікту? Стаття показує, як за допомогою NASA Giovanni побудувати мапи, анімації та часові графіки для аналізу шторму Kenneth, що накрив Мозамбік. Покрокова інструкція, інструменти для журналістів і дослідників, можливість експорту в Google Earth Pro. Дізнайтеся, як поєднати погодні дані з картами переміщення населення та гуманітарними наслідками.

Розпочнемо

Зміна клімату, конфлікти та переміщення населення дедалі більше взаємопов’язані. Зі збільшенням кількості екстремальних погодних явищ ресурси стають дефіцитними, що посилює соціальну та політичну напруженість і часто змушує громади залишати свої домівки.

Наприклад, в Україні суворі зимові місяці посилюють проблеми, з якими стикаються громади, що вже постраждали від війни. Це особливо очевидно в так званих «холодних зонах», де екстремальні температури в поєднанні з пошкодженою інфраструктурою погіршують умови для вразливих груп населення, таких як люди похилого віку та ті, хто був переміщений внаслідок насильства.

У Судані минулорічні сильні дощі спровокували руйнування дамби Арбаат, що спричинило руйнівні повені для громад, які вже були вирвані з-під контролю через конфлікт. Для сімей, які втекли від насильства, повені перетворили переміщення на катастрофу,  посиливши ризики для здоров’я та продовольчу небезпеку.

Як дослідники та слідчі, як ми можемо найкраще візуалізувати цю динаміку, щоб зрозуміти її вплив на населення та ефективно донести її актуальність до світової аудиторії?

Візуалізація даних є ключовою. Вона виходить за рамки простого картографування погодних умов; вона розповідає історії про каскадні ризики, гарячі точки конфліктів, переміщене населення та просторово-часові наслідки катастроф.

Візьмемо, наприклад, циклон Кеннет. У квітні 2019 року, обрушившись на сушу як циклон 4 категорії, Кеннет приніс проливні дощі, що призвели до катастрофічних повеней та зсувів, що призвели до переміщення тисяч людей. Посилюючи руйнування, Кабо-Делгадо вже зіткнувся з гуманітарною кризою через триваючий збройний конфлікт.

GIF-файл нижче візуалізує картину опадів під час циклону Кеннет, виділяючи його шлях та наслідки.

Давайте покроково розглянемо приклад використання циклону Кеннет, щоб продемонструвати, як такі інструменти, як  Джованні з NASA,  можуть відобразити невидимі сили, що спричиняють ці катастрофи, що чітко висвітлює кліматичний компонент вашого аналізу.

З чого почати?

Перш ніж заглиблюватися в інструменти обробки даних, приділіть хвилинку формуванню свого підходу. Кожне ефективне розслідування починається з правильних питань:

1. Що це за подія? (Контекст та передісторія – це був циклон, посуха, спека чи інша небезпека? Хто постраждав?)

2. Де це сталося? (Визначте просторові межі – місто, область чи певна громада?)

3. Коли це сталося? (Встановіть часові межі – один день, сезон чи довготривала тенденція?)

4. Які кліматичні показники розповідають історію? (Виберіть ключові показники – опади, температурні аномалії, швидкість вітру тощо)

Маючи на увазі ці відповіді, ви готові зануритися в дані.

Що таке інструмент Джованні від NASA?

Giovanni (Інфраструктура інтерактивної онлайн-візуалізації та аналізу геопросторових даних) від NASA — це безкоштовний веб-інструмент, який спрощує доступ, візуалізацію та аналіз даних про Землю без спеціалізованого програмного забезпечення чи кодування.

Розміщений на базі GES DISC NASA, він пропонує широкий спектр даних, отриманих із супутників, включаючи опади, температуру, аерозолі, вологість ґрунту та індекси рослинності. Користувачі можуть створювати карти, графіки часових рядів та аналіз аномалій, налаштовуючи просторові та часові параметри для дослідження закономірностей та впливу кліматичних подій. Незалежно від того, чи відстежує шторми, чи картографує посухи, Джованні перетворює складні дані на чіткі та практичні висновки.

Щоб розпочати роботу з інструментом, перейдіть у верхній правий кут, натисніть «Увійти» та зареєструйтесь, щоб створити безкоштовний обліковий запис користувача, який надасть доступ до всіх функцій інструменту. Доступні набори даних, що охоплюють широкий спектр змінних, можна переглянути та відфільтрувати за допомогою панелі «Вибрати змінні» в лівій частині головної сторінки.

У цьому посібнику ми використовуватимемо набір даних NASA  Global Precipitation Measurement (GPM)  для візуалізації закономірностей опадів. Цей набір даних надає оцінки опадів з високою роздільною здатністю майже в режимі реального часу за допомогою супутникових спостережень. Забезпечуючи глобальне покриття та підвищену точність над сушею та океаном, він ідеально підходить для картування інтенсивності та розподілу опадів під час циклонів.

Візуалізація I: Як ця подія, пов’язана з кліматом, порівнюється з попередніми роками?

Візуалізуючи тенденції з плином часу, ми можемо виявляти аномалії. Створення  графіка періодичного часового ряду  дозволяє нам порівнювати будь-які опади з минулими моделями. Такі екстремальні явища, пов’язані з кліматом, є незвичайними, а це означає, що постраждалі райони та громади часто мають мало або взагалі не мають попереднього досвіду боротьби з ними.

Визначте специфіку даних  (див. червоні рамки нижче):

1. Виберіть графік:  Часові ряди, Періодичні середні значення.

2. Виберіть сезонні дати:  25.04, 28.04, 2000 – 2024.

3. Виберіть регіон:  Зосередьтеся на прибережній зоні Кабо-Делгаду (наприклад, граничні точки: 37.1192,-16.2187,43.2715,-11.5605).

4. Виберіть набір даних:  Знайдіть ключове слово «IMERG Daily» та виберіть «Оцінка середньодобової норми опадів (комбінований мікрохвильовий-ІЧ) – Остаточний пробіг»  ( GPM_3IMERGDF v07 ).

Експорт графіка

1. Виберіть параметри експорту

Остаточний експорт

Експортована діаграма, показана вище, ілюструє середньодобові показники опадів у прибережних районах Кабо-Делгаду з 26 по 29 квітня 2000-2024 років. Різкий пік у 2019 році знаменує собою вплив циклону Кеннет, демонструючи надзвичайне відхилення від історичних рівнів опадів для цієї пори року. Середньодобова кількість опадів досягла 21,8 мм/день у ці дати у 2019 році, тоді як максимальна зареєстрована кількість у будь-який інший рік з 2000 по 2024 рік становила 4,2 мм/день у 2007 році.

Хоча громади загалом добре адаптовані до регулярних сезонних коливань погоди, події такого масштабу виходять далеко за межі очікуваного діапазону, що значно ускладнює підготовку та реагування.

Візуалізація II: Як розгортався шторм з часом?

Створення  анімованої візуалізації  розвитку шторму допомагає відстежувати його рух, інтенсивність та зони впливу з часом. Використання кількості опадів, а не швидкості вітру, підкреслює вплив дощів, що полегшує бачення місць, де опади посилилися, і регіонів, які зазнали найсильніших злив.

Хоча для попередньої діаграми використовувався набір даних про опади щодо середньодобових значень, для цієї візуалізації ми оберемо набір даних, який відстежує розрахункову кількість опадів щопівгодини, що збільшує час обробки, але надає більш детальну інформацію про те, як розгортався шторм. Таке динамічне представлення забезпечує цінний контекст для аналізу та підготовки.

Визначте специфіку даних  (див. червоні рамки нижче):

1. Виберіть сюжет : Анімація

2. Виберіть діапазон даних : з 22.04.2019 по 28.04.2019

3. Виберіть регіон : Весь Мозамбік

4. Виберіть набір даних : Об’єднана оцінка опадів за даними супутникового вимірювання – Остаточний пробіг (рекомендовано для загального використання)  ( GPM_3IMERGM v07 ) Одиниці вимірювання: мм/год. Джерело: GPM

Налаштувати:

1. Виберіть  параметри

2. Виберіть  палітру : блакитний-червоний-жовтий (Seq), 65

3. Увімкнути  згладжування ​​

4. Виберіть  «Перекреслити»

5. Встановити  коефіцієнт  на  8x

Експорт графіка

Виберіть  «Завантажити»  та тип файлу. Виберіть  «Відео»  або  «Анімований GIF».

Примітка: Нещодавно під час завантаження анімації встановлена частота кадрів 8x не зберігалася, а скидалася до 1x. Щоб налаштувати швидкість кадрів, відкрийте файл у відео- або GIF-редакторі після завантаження та налаштуйте параметри швидкості.

Остаточний експорт

Цей анімований графік вище показує оцінки кількості опадів з кількох супутників (GPM_3IMERGHH v07) з роздільною здатністю 0,1 градуса та півгодинною інтенсивністю опадів у мм, що охоплює період з 22 по 28 квітня 2019 року. Анімація чітко показує шлях циклону Кеннет, виділяючи регіони з найбільшими опадами та надаючи уявлення про його розвиток, прогресування та розсіювання.

Візуалізація III: Скільки дощу випало і де?

Створення графіка, що показує  накопичену середньодобову кількість опадів  у регіоні, допомагає візуалізувати кількість опадів, спричинених циклоном Кеннет, протягом кількох днів і точно визначити області, де випало найбільше опадів. (Цей експорт також готує вас до наступного кроку – роботи з даними на картах, таких як Google Earth Pro).

Виберіть регіон  (див. червоні поля нижче)

1.  Натисніть на  значок карти

2. Збільшити до Мозамбіку

3. Використайте  інструмент малювання  , щоб виділити Кабо-Делгаду та океан поблизу

4. Закрийте вікно «Вибір регіону»

Визначення специфіки даних:

1. Виберіть графік:  Карта, Накопичено

2. Виберіть діапазон даних : з 25.04.2019 по 28.04.2019

3. Виберіть набір даних про опади , ввівши ключове слово в поле пошуку : «GPM_3IMERGDF v07». Виберіть оцінку середньодобової норми опадів (комбінований мікрохвильовий та ІЧ-випромінювання) – Остаточний прогін ( GPM_3IMERGDF v07 )

Налаштувати:

1.  Виберіть  параметри

2. Виберіть  параметри у спливаючому вікні

3. Виберіть  палітру : Блакитний-Червоний-Жовтий (Seq), 65 (виберіть «Переглянути всі палітри», щоб додати цю палітру, якщо вона ще не відображається)

4. Увімкнути  згладжування ​

5. Виберіть  «Перекреслити»

Візуалізація експорту:

1.  Виберіть  «Завантажити  та експортувати як зображення (PNG) або як KMZ» для Google Earth та QGIS/ArcGIS.

Остаточний експорт

Ця карта показує накопичену середньодобову кількість опадів з 25 по 28 квітня 2019 року з використанням даних GPM IMERG, які поєднують мікрохвильові та інфрачервоні супутникові спостереження для оцінки кількості опадів з роздільною здатністю 0,1 градуса.

«Накопичена середньодобова кількість опадів» стосується загальної кількості опадів, що реєструються щодня, усередненої за певний період часу. Такий підхід дає чіткіше уявлення про стійку інтенсивність опадів, а не про окремі події. Візуалізуючи ці дані, ми можемо визначити регіони, які зазнали найбільших опадів, і які часто найбільше постраждали від вторинних небезпек, таких як повені та зсуви.

Побудова кліматичних даних у вигляді карт

Хоча NASA Giovanni дозволяє безпосередньо створювати графіки, інтеграція його даних у картографічне програмне забезпечення забезпечує глибше розуміння, розглядаючи вплив клімату в контексті місцевої географії. Візуалізуючи кліматичні дані, такі як кількість опадів уздовж доріг, населених пунктів та топографії, ви можете створювати налаштовані карти, які показують значущі закономірності.

Щоб розпочати, завантажте та встановіть  Google Earth Pro Desktop. Потім у NASA Giovanni експортуйте раніше створену карту накопичених опадів як файл KMZ. Відкрийте файл KMZ у Google Earth Pro. Якщо файл не відкривається автоматично, відкрийте Google Earth Pro Desktop і перетягніть завантажений файл KMZ будь-де на карті.

Налаштувати: (див. червоні поля нижче)

1. Виберіть доданий файл.

2. Виберіть значок, щоб налаштувати  непрозорість  , і встановіть для шару прозорість.

Щоб експортувати, використовуйте курсор миші для налаштування вигляду. Нарешті, виберіть  значок «Зберегти зображення»  , щоб  експортувати вигляд карти як файл зображення.

Остаточний експорт:

Візуалізація шару накопичених опадів у Google Earth Pro оживляє дані, показуючи, як схеми опадів взаємодіють з ландшафтом. Накладання чітко показує, як інтенсивність опадів зростала, коли дощові хмари рухалися вглиб країни від узбережжя, розкриваючи вплив топографії та погодних систем.

Розміщуючи дані вздовж доріг, населених пунктів та природних об’єктів, стає легше побачити, які райони зазнали найбільших опадів та потенційних повеней. Цей додатковий контекст перетворює необроблені кліматичні дані на потужний інструмент для розуміння та повідомлення про вплив на громади та інфраструктуру.

Візуалізація кліматичних подій — це не просто створення карт, а й наочність. Завдяки простим та доступним інструментам, таким як NASA Giovanni, кожен — від дослідників і журналістів до гуманітарних працівників — може використовувати дані, щоб розповідати ці нагальні історії.

Дізнатися більше

Якщо ви хочете глибше зануритися в кліматичні дані та візуалізації, ознайомтеся з цими цінними ресурсами:

• Сховище кліматичних даних Copernicus:  Центр високоякісних кліматичних наборів даних, включаючи історичні дані, прогнози та оцінки впливу.

• Ініціатива Європейського космічного агентства (ЄКА) щодо зміни клімату:  супутникові кліматичні спостереження, що охоплюють основні кліматичні змінні.

• NASA Worldview:  інтерактивна платформа для супутникових знімків у режимі реального часу, яка допомагає візуалізувати погодні явища, лісові пожежі, повені тощо.

• NOAA Climate Data Online (CDO):  Отримайте доступ до широкого спектру кліматичних даних США та світу, включаючи штормові події, температурні записи та індекси посухи.

• Інтерактивний атлас МГЕЗК :  Кліматичні прогнози, історичні дані та регіональний вплив від Міжурядової групи експертів зі зміни клімату.

• Місія глобального вимірювання опадів (GPM):  дані про глобальні опади в режимі реального часу та історичні дані, ідеально підходять для картування наслідків штормів.

Ці платформи пропонують безкоштовні та доступні дані, які допоможуть вам вийти за межі поверхні та розповісти багатші, засновані на даних історії про кліматичні небезпеки та їхній вплив на людину.

Інформація була взята з відкритих джерел Bellingcat