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 Comparación 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 eso, 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 y observaciones. En este caso, el Atlas incluye conjuntos de datos como el ERA5, del
  Servicio de Cambio Climático de Copernicus.
• 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 la calefacción, o información de contexto sobre los escenarios utilizados para
  ejecutar 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 cinco períodos diferentes como líneas de referencia: desde los niveles preindustriales (1850-1900),
  hasta los períodos climatológicos recientes (1995-2014).
• Estaciones personalizadas: 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
Instituto de Física de Cantabria (IFCA). El proceso fue el siguiente:

• Adquisición de la información: el equipo descargó los conjuntos de datos de la Earth System Grid Federation.
  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 comparación 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 un exhaustivo tratamiento de los datos, controlando los modelos en busca
  de valores atípicos y teniendo en cuenta las disparidades 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.

Así, 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 que maneja el Atlas Interactivo. Para hacer un seguimiento de todo este proceso,
todos los datos disponibles en el Atlas van acompañados de sus correspondientes metadatos, que detallan el
posprocesamiento 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 posprocesamiento 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 lo fidedigno 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, definido por el Consorcio de la World Wide Web.
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 reducción de
  escala 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. 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 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 debatieron con el IPCC para que fueran adecuadas para daltónicos, y la herramienta es navegable
al completo con el teclado. Además, nuestro equipo 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 para): hacer todo localizable, accesible, interoperable y reutilizable.
Se puso un gran énfasis en lo reutilizable, por lo que el equipo del Atlas pone a disposición pública
cuadernos Jupyter adicionales en su
repositorio de Github.