Atlas Interactivo - IPCC

Atlas Interactivo - IPCC

Apoyando el Sexto Informe del IPCC

Una visión general de todos los futuros climáticos posibles a un clic de distancia. Eso es lo que permite el Atlas Interactivo del Grupo de Trabajo I del IPCC. Predictia formó parte del equipo del Atlas del IPCC para implementar los aspectos técnicos de este sitio web. Esto implicó el desarrollo del front-end y del back-end, el procesamiento de los datos, el control de calidad y un estrecho proceso de co-desarrollo con los autores y colaboradores del IPCC. En total, el Atlas da acceso a 27 conjuntos de datos (globales y regionales), con 30 variables climáticas e índices derivados. Todo el proceso se llevó a cabo conjuntamente con el IFCA-CSIC en el marco de la PTI-Clima.

En total, alcanzó 445.000 usuarios durante la primera semana tras su lanzamiento el 9 de agosto de 2021 y actualmente tiene un flujo constante de ~2500 usuarios diarios.

IPCC Working Group I Interactive Atlas

Características destacadas

Herramienta de apoyo al Sexto Informe del IPCC
Diseño fluido
Cientos de simulaciones de cambio climático
Datos trazables a través de metadato estándar

Información climática para apoyar el Sexto Informe del IPCC

Los investigadores en cambio climático del IPCC sintetizan toda la información sobre el cambio climático y la ponen a disposición de los responsables políticos y los ciudadanos de todo el mundo. El Atlas Interactivo es una herramienta novedosa del primer Grupo de Trabajo, el que se ocupa de la base física del cambio climático. Como tal, el Atlas comprende:

  • Modelos climáticos globales: en particular, datos procedentes del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP por sus siglas en inglés). CMIP es una colaboración internacional destinada a mejorar el conocimiento del cambio climático, que proporciona proyecciones multimodelo de cambio climático con cobertura mundial. También incluye datos paleoclimáticos (PMIP4 y 5).
  • Modelos climáticos regionales: para observar a escala regional, CORDEX reduce la escala de los datos de los modelos climáticos globales a diferentes regiones. El Atlas Interactivo da acceso a todos los diferentes dominios de CORDEX (Europa, África, Antártida, etc.). Esto se traduce en cientos de simulaciones climáticas disponibles para diferentes regiones geográficas.
  • Observaciones climáticas: los registros meteorológicos históricos con cobertura global o regional están distribuidos en muchos repositorios diferentes. Por ello, desde el equipo del Atlas decidimos integrar en un solo lugar los datos procedentes de múltiples fuentes de registros meteorológicos: Berkeley Earth o CRU TS. También incluimos datos de reanálisis: una descripción numérica del clima reciente, producida mediante la combinación de modelos con observaciones. En este caso, el Atlas incluye conjuntos de datos como el ERA5, del Servicio de Cambio Climático de Copérnico.
  • Variables e índices derivados: el Atlas Interactivo permite consultar más de 25 índices climáticos diferentes. Desde variables generales, como la temperatura media o las precipitaciones, hasta indicadores sectoriales, como los grados-día de calefacción, o información de contexto sobre los escenarios utilizados para correr los modelos climáticos, como la población y las emisiones antropogénicas de CO2. Estas variables e índices se han incluido para apoyar la evaluación realizada en los capítulos, el resumen técnico y el resumen para responsables políticos del informe del IPCC.
  • Líneas de tiempo y períodos de referencia: cuando se exploran los futuros escenarios de cambio climático, es importante tener líneas de base bien definidas con las que comparar. El Atlas permite al usuario seleccionar entre 5 períodos diferentes como líneas de referencia: desde los niveles preindustriales (1850-1900), hasta los períodos climatológicos recientes (1995-2014).
  • Estaciones personalizadas: aunque la mayoría de nosotros estamos acostumbrados a las estaciones típicas (primavera, verano, otoño e invierno), algunos fenómenos meteorológicos presentan sus propias "estaciones". Es el caso de los monzones, que presentan variaciones periódicas en distintas partes del mundo. Para tenerlo en cuenta, la herramienta permite seleccionar estaciones predefinidas, o definir estaciones personalizadas.

Gestión de los datos y Control de Calidad

En total, el procesamiento y la conservación de los conjuntos de datos del Atlas Interactivo requirieron más de 1,5 millones de horas de computación. 171 años de tiempo de computación, ejecutados en paralelo. Este proceso se llevó a cabo conjuntamente entre el equipo del Atlas, a través de la infraestructura mantenida por el IFCA. El proceso fue el siguiente

  • Adquisición de la información: el equipo descargó los conjuntos de datos de la ESGF. Aunque los conjuntos de datos originales tenían una resolución diaria, el equipo los agregó a una resolución mensual, para facilitar su manejo.
  • Homogeneización de la información: para permitir la intercomparación dentro del Atlas, cada uno de los conjuntos de datos fue reagrupado para ajustarse a una cuadrícula común. Esto se hizo siguiendo las técnicas de interpolación apropiadas mediante un proceso que tiene en cuenta las diferentes proyecciones de cada conjunto de datos y otras particularidades de las fuentes de datos. Estas particularidades incluyen el tratamiento de matices como los años bisiestos y no bisiestos.
  • Control de Calidad: se ha llevado a cabo una exhaustiva curación de los datos, controlando los modelos en busca de valores atípicos y teniendo en cuenta las diferentes inhomogeneidades en los resultados de los modelos.
  • Información en un formato procesable: algunas de las necesidades de los usuarios requirieron un trabajo adicional sobre cómo manejar los conjuntos de datos, para proporcionar un formato de descarga utilizable para los datos, como GeoTIFF o netCDF. 

Como resultado, los más de 100 TB de información inicial se redujeron a un total de 1 TB de datos, que es el tamaño total de los datos manejados por el Atlas Interactivo. Para hacer un seguimiento de todo este proceso, todos los datos disponibles en el Atlas Interactivo van acompañados de sus correspondientes metadatos, que detallan el post-procesamiento al que fueron sometidos. El formato estándar para ello es Metaclip: un marco de trabajo independiente del lenguaje para hacer un seguimiento de la procedencia de los productos climáticos. Esto garantiza la transparencia y la responsabilidad de todo el proceso.

Metaclip: metadatos de información climática

Siguiendo los principios FAIR de localización y reproducibilidad, todo el post-procesamiento fue rastreado y codificado a través de Metaclip: una iniciativa de metadatos estándar para tratar la procedencia de los datos climáticos. Permite a los usuarios del Atlas Interactivo evaluar la calidad, la fiabilidad y la honradez de los datos que utilizan. Dentro del Atlas, estos datos pueden consultarse en la pestaña de metadatos, como se ve en la imagen siguiente.

METACLIP tiene sus raíces en el Marco de Descripción de Recursos (RDF por sus siglas en inglés), definido por el Consorcio de la World Wide Web (W3C en inglés). Se trata de un modelo estándar para el intercambio de datos en la Web y proporciona una descripción semántica de los productos climáticos (mapas, gráficos, conjuntos de datos...). En concreto, abarca las siguientes categorías:

  • Fuente de datos: describe el origen de los datos de entrada y las transformaciones por las que han pasado los datos, como subconjuntos, agregación, anomalías, PCA o índices climáticos. También establece los vínculos entre los diferentes comandos de transformación y los argumentos de cada paso.
  • Calibración: codifica los metadatos que describen los ajustes estadísticos aplicados a los datos climáticos: el ajuste de sesgo que se puede aplicar a través de Climadjust; las técnicas de reducción de escala; u otros métodos como la inflación de la varianza o la recalibración del conjunto. El vocabulario de calibración sigue el marco diseñado por VALUE, una iniciativa europea de COST Action para validar y mejorar sistemáticamente los métodos de downscaling en la investigación climática.
  • Verificación: establece los metadatos relacionados con la verificación de los productos de previsión estacional, describiendo las medidas de verificación aplicadas, así como describiendo el aspecto de verificación que aborda cada medida.Además, este vocabulario también proporciona un esquema conceptual para definir otras formas de validación climática.
  • Gráfico: describe los productos gráficos, como las gráficas y los mapas, incluyendo una caracterización de los tipos de incertidumbre y cómo se comunican.

Incertidumbre, accesibilidad y visualización de datos

Tan importante como los datos en sí es cómo los presentamos al mundo. En el Atlas Interactivo incluye una amplia gama de visualizaciones de datos: desde las clásicas coropletas del cambio climático, hasta series temporales y franjas climáticas. Una de las principales preocupaciones del equipo del Atlas en todo momento fue cómo integrar la incertidumbre de los modelos climáticos en las visualizaciones. El primer enfoque evidente para comunicar la incertidumbre es el sombreado: el uso de líneas paralelas y cruzadas para marcar las áreas del mapa donde la señal de los modelos climáticos es incierta. El Atlas ofrece dos tipos de sombreado:

  • Simple: sombreado lineal que cubre las áreas del mapa donde hay poca concordancia entre los modelos.
  • Avanzado: el sombreado lineal se utiliza para marcar las zonas en las que no hay cambios o no hay una señal sólida, mientras que el sombreado cruzado se utiliza para cubrir las zonas en las que los modelos tienen señales contradictorias.

En otras visualizaciones, como las series temporales, la incertidumbre se traduce en el trazado de todo el conjunto de modelos, en lugar de sólo su media, y en el sombreado en gris de los periodos de tiempo en los que se alcanza una determinada temperatura global (1,5 ºC, 2ºC).

La comunicación de la incertidumbre está presente en todas las visualizaciones incluidas en el Atlas. Franjas climáticas, franjas climáticas estacionales, niveles de calentamiento global... hemos querido ofrecer una variedad de visualizaciones, para explorar diferentes aspectos de los datos, y cubrir así las diferentes necesidades de los usuarios. Y para hacer frente a esta variedad de necesidades, una herramienta como el Atlas tiene que mantener la accesibilidad en el centro del proceso de diseño. Entre el 5 y el 10% de la población mundial es daltónica. Los usuarios con problemas de movilidad, o con problemas de visión que no pueden ver los elementos clicables de la página, dependen de la navegación por teclado. Y hemos tenido todo esto en cuenta. Las paletas de colores se discutieron con el IPCC, para que fueran adecuadas para daltónicos, y la herramienta se puede navegar completamente con el teclado. Además, nuestro equipo de Predictia se ha asegurado de que los elementos interactivos sean compatibles con los lectores de pantalla.

Datos FAIR

En este nuevo ciclo, el IPCC ha promovido la transparencia y la reproducibilidad. Y eso está ligado a seguir los principios FAIR (siglas en inglés): hacer todo localizable, accesible, interoperable y reutilizable. Se puso un gran énfasis en lo reutilizable, por lo que el equipo de Atlas pone a disposición pública cuadernos Jupyter adicionales en su repositorio de Github.

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