Φανταστείτε ότι έφτασε τελικά η άνοιξη και σχεδιάζετε το σαββατοκύριακο σας. Η πρόγνωση του καιρού φαίνεται υπέροχη. Θα μπορούσατε να πάτε στην παραλία - αλλά τι γίνεται αν είναι κλειστό λόγω της ανθοφορίας; Ίσως θα μπορούσατε να πάτε για πεζοπορία - θα φύγουν τα φύλλα ακόμα; Τι μπορεί να είναι στο λουλούδι; Θα επιστρέψουν τα μεταναστευτικά πουλιά; Αχ, και ακούσατε το περασμένο έτος ήταν κακό για τσιμπούρια - αυτή η άνοιξη θα είναι καλύτερη ή χειρότερη;
Όλοι θεωρούμε ότι οι καιρικές προβλέψεις είναι δεδομένες, γιατί γιατί δεν υπάρχει «πρόβλεψη για τη φύση» για να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις; Εισάγετε το νέο επιστημονικό πεδίο της οικολογικής πρόβλεψης. Οι οικολόγοι έχουν προσπαθήσει από καιρό να κατανοήσουν τον φυσικό κόσμο, αλλά μόλις πρόσφατα έχουν αρχίσει να σκέφτονται συστηματικά σχετικά με τις προβλέψεις.
Μεγάλο μέρος της τρέχουσας έρευνας για την οικολογική πρόβλεψη επικεντρώνεται σε μακροπρόθεσμες προβολές. Θεωρεί ότι οι ερωτήσεις που διαδραματίζονται εδώ και δεκαετίες μέχρι τους αιώνες, όπως το πώς τα είδη μπορούν να μετατοπίσουν τις σειρές τους ως απάντηση στην αλλαγή του κλίματος ή αν τα δάση θα συνεχίσουν να απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.
Ωστόσο, σε ένα νέο άρθρο που συνυπέγραψα με 18 άλλους επιστήμονες από πανεπιστήμια, ιδιωτικά ερευνητικά ινστιτούτα και την Αμερικανική Γεωλογική Έρευνα, υποστηρίζουμε ότι η εστίαση στις βραχυπρόθεσμες προβλέψεις για τις ημέρες, τις εποχές και τα έτη θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε καλύτερα, τη διαχείριση και τη διατήρηση των οικοσυστημάτων. Η ανάπτυξη αυτής της ικανότητας θα ήταν κερδοφόρα τόσο για την επιστήμη όσο και για την κοινωνία.
Μια "κόκκινη παλίρροια" άνθιση του Karenia brevis, ενός τοξικού μικροοργανισμού που μπορεί να προκαλέσει ψάρια σκοτώνει και δηλητηριάζει ανθρώπους που τρώνε μολυσμένα οστρακοειδή. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν δορυφορικές εικόνες και δειγματοληψία ύδατος για την πρόβλεψη επιβλαβών ανθών φυκών και άλλων βραχυπρόθεσμων οικολογικών φαινομένων. (Chase Fountain / Τέξας Πάρκα & Άγρια Ζωή) **********
Πέρα από το να βοηθήσουν τους ανθρώπους να σχεδιάσουν τα Σαββατοκύριακά τους, οι οικολογικές προβλέψεις θα βελτιώσουν τη λήψη αποφάσεων στη γεωργία, τη δασοκομία, την αλιεία και άλλες βιομηχανίες. Θα βοηθήσουν τους ιδιωτικούς γαιοκτήμονες, τις τοπικές κυβερνήσεις και τους κρατικούς και ομοσπονδιακούς οργανισμούς να διαχειριστούν και να διαχειριστούν καλύτερα τη γη, το νερό και τις ακτές μας, για παράδειγμα προειδοποιώντας για γεγονότα όπως επιδημικές ενέργειες και επιβλαβείς ανθοφόρες φυλές. Θα βελτιώσουν τη δημόσια υγεία μέσω καλύτερων προβλέψεων για εκδηλώσεις μολυσματικών ασθενειών και καλύτερου σχεδιασμού ενόψει της πείνας, της πυρκαγιάς και άλλων φυσικών καταστροφών.
Οι οικολογικές προβλέψεις θα εμβαθύνουν επίσης την κατανόησή μας για τον κόσμο γύρω μας και για το πώς οι ανθρώπινες δραστηριότητες το μεταβάλλουν. Η πρόβλεψη επισημοποιεί τον κύκλο μεταξύ πρόβλεψης και εξέτασης που βρίσκεται στο επίκεντρο της επιστημονικής μεθόδου και την επαναλαμβάνει σε πολύ πιο γρήγορο κύκλο. Μπορεί να επιταχύνει το ρυθμό ανακάλυψης στις περιβαλλοντικές επιστήμες σε αυτή την κρίσιμη εποχή της ταχείας περιβαλλοντικής αλλαγής.
Η πρόγνωση των προβλέψεων για τις καιρικές συνθήκες στην Εθνική Ωκεανική και Ατμοσφαιρική Διοίκηση έχει βελτιωθεί συνεχώς και δραματικά από την αυγή της αριθμητικής πρόβλεψης του καιρού στη δεκαετία του 1950 (100 = τέλεια βαθμολογία, 0 = τυχαία). Η αυξανόμενη ακρίβεια με την πάροδο του χρόνου έχει αποδοθεί σε περισσότερα δεδομένα, ταχύτερους υπολογιστές και καλύτερα εργαλεία για τη μεταφορά δεδομένων σε μοντέλα κάθε μέρα. Η συνέργια αυτών των παραγόντων έχει προωθήσει σταθερά την κατανόησή μας για την ατμόσφαιρα και τα βελτιωμένα μοντέλα καιρού. (Προσαρμοσμένη από NOAA, CC BY-ND) **********
Τα μεγάλα δεδομένα οδηγούν πολλές από τις εξελίξεις στην οικολογική πρόβλεψη. Σήμερα, οι οικολόγοι έχουν τάξη μεγέθους περισσότερα στοιχεία σε σχέση με μόλις πριν από μια δεκαετία, χάρη στη διαρκή δημόσια χρηματοδότηση για τη βασική επιστήμη και την περιβαλλοντική παρακολούθηση. Αυτή η επένδυση μας έδωσε καλύτερους αισθητήρες, δορυφόρους και οργανισμούς, όπως το Εθνικό Δίκτυο Οικολογικού Παρατηρητηρίου, το οποίο συλλέγει δεδομένα υψηλής ποιότητας από 81 τοποθεσίες σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες και το Πουέρτο Ρίκο. Ταυτόχρονα, οι πολιτιστικές μετατοπίσεις μεταξύ των οργανισμών χρηματοδότησης, των ερευνητικών δικτύων και των περιοδικών έχουν καταστήσει αυτά τα δεδομένα πιο ανοικτά και διαθέσιμα.
Οι ψηφιακές τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την πρόσβαση στις πληροφορίες αυτές πιο γρήγορα από ό, τι στο παρελθόν. Τα σημειωματάρια πεδίου έχουν δώσει τη θέση τους σε δισκία και κυτταρικά δίκτυα που μπορούν να μεταφέρουν νέα δεδομένα σε υπερυπολογιστές σε πραγματικό χρόνο. Η πρόοδος της πληροφορικής μας επιτρέπει να κατασκευάζουμε καλύτερα μοντέλα και να χρησιμοποιούμε πιο εξελιγμένες στατιστικές μεθόδους για την παραγωγή προβλέψεων.
**********
Μέχρι στιγμής, όμως, η οικολογική πρόβλεψη δεν έχει συμβαδίσει με την πρόοδο των δεδομένων και της τεχνολογίας. Στο άρθρο μας, παρουσιάζουμε έναν οδικό χάρτη για την επιτάχυνση του πεδίου, αντιμετωπίζοντας τα εμπόδια που μας επιβραδύνουν.
Ορισμένα από αυτά τα εμπόδια είναι τεχνικά, όπως η καλύτερη ενσωμάτωση των ροών δεδομένων που είναι τώρα διαθέσιμα από πολλές διαφορετικές πηγές, όπως μελέτες πεδίου, δίκτυα αισθητήρων και δορυφορικές παρατηρήσεις.
Άλλες προκλήσεις περιλαμβάνουν τις επιλογές του ανθρώπου. Οι οικολόγοι πρέπει να αφιερώνουν περισσότερο χρόνο στην αμφίδρομη επικοινωνία με τους εμπλεκόμενους φορείς, αντί να απλώνουν τις τελευταίες έρευνες στους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων. Χρειαζόμαστε καλύτερους τρόπους για τη μεταφορά τεχνολογίας αιχμής από πανεπιστήμια σε πρακτορεία και ιδιωτική βιομηχανία.
Ίσως οι πιο περιοριστικοί είναι ότι οι οικολόγοι παραδοσιακά δεν έχουν διδάξει τις έννοιες και τις μεθόδους πρόβλεψης. Αλλά όπως έγραψα, αυτή η κατάσταση αλλάζει. Τώρα υπάρχουν θερινά εργαστήρια και ένας αυξανόμενος αριθμός πανεπιστημιακών μαθημάτων στην οικολογική πρόβλεψη. Η πρόβλεψη οδηγεί σε νέες θεωρίες που αποσκοπούν στην ενοποίηση διαφόρων τμημάτων της οικολογίας.
**********
Την αυγή της αριθμητικής πρόβλεψης του καιρού τη δεκαετία του 1950, οι επιστήμονες της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας αντιμετώπισαν μια επιλογή. Θα μπορούσαν είτε να περιμένουν να ξεκινήσουν οι προβλέψεις έως ότου βελτιωθούν οι υποκείμενες έρευνες, τα μοντέλα και τα εργαλεία, είτε να προχωρήσουν αμέσως με την πραγματοποίηση προβλέψεων και να μάθουν κάνοντας. Επιλέγουν το δεύτερο μονοπάτι. Αποδείχθηκε πιο δύσκολο από το αναμενόμενο - αλλά αν περίμενε, θα είχαν αποτύχει επειδή θα είχαν χάσει ένα κρίσιμο παράθυρο όταν οι εμπειρογνώμονες και οι οργανισμοί ήταν πρόθυμοι να κάνουν σημαντικές επενδύσεις σε αυτή την προσπάθεια.
Μέχρι σήμερα, οι οικολόγοι ακολουθούσαν γενικά την πρώτη πιο συντηρητική πορεία. Αλλά σε αυτή την περίοδο ταχείας περιβαλλοντικής αλλαγής, οι κοινωνικές ανάγκες και οι τεχνολογικές δυνατότητες πρόβλεψης δεν ήταν ποτέ μεγαλύτερες. Οι προβλέψεις δεν θα είναι πάντα σωστές, ειδικά καθώς αναπτύσσεται το πεδίο, αλλά η αποτυχία αποτελεί μέρος της μάθησης. Ο χρόνος για τους οικολόγους να ξεκινήσουν τις προβλέψεις είναι τώρα.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στην Η συζήτηση.
Michael Dietze, Αναπληρωτής Καθηγητής Γης και Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο της Βοστώνης
