Creare un Portale di Conoscenza per Dati Climatici

Creare uno spazio per memorizzare e condividere Dati sul clima coinvolge diversi esperti che lavorano insieme. Gli scienziati del clima studiano l'impatto dei cambiamenti nei modelli meteorologici, gli ingegneri dei dati progettano i sistemi per memorizzare le informazioni e i ricercatori di machine learning aiutano a elaborare i dati. Lavorano insieme per trovare i migliori modi per raccogliere e gestire i dati climatici in modo che possano essere usati facilmente da tutti.

Un obiettivo importante di un progetto chiamato CA20108 è creare un portale della conoscenza che segua i principi FAIR. FAIR sta per Findable, Accessible, Interoperable e Reusable. Nel primo anno, è stato costruito un portale della conoscenza speciale per raccogliere informazioni importanti sui dati climatici. Queste informazioni, chiamate Metadati, aiutano tutti a capire di più sui dati condivisi. Il portale memorizza dettagli su dove e come sono stati raccolti i dati, mentre i dati reali stessi sono memorizzati altrove, come su una piattaforma chiamata Zenodo. Quando qualcuno cerca informazioni usando il portale, ottiene descrizioni dettagliate e link ai dati reali.

#Introduzione e contesto

Il cambiamento climatico è una delle sfide più grandi che il mondo deve affrontare oggi. Con il cambiamento del clima, vediamo eventi meteorologici estremi e disastri naturali sempre più frequenti. Per affrontare questa problematica, gli scienziati hanno bisogno di dati affidabili provenienti da diverse località per comprendere i modelli meteorologici. Avere osservazioni accurate è fondamentale per creare modelli che prevedano le condizioni future del clima e del tempo. Questo porta alla necessità di metodi di misurazione efficaci e alla pianificazione per creare set di dati rilevanti, e una buona gestione della conoscenza può aiutare a stabilire standard più elevati in questo campo.

Per gestire e valutare il cambiamento climatico, abbiamo bisogno di informazioni consistenti e affidabili sulle condizioni ambientali. Questi dati sono vitali per capire come il cambiamento climatico influisce su diversi ecosistemi. In Europa, sono stati fatti vari sforzi per raccogliere dati da misurazioni a terra e satellitari e creare repository come COPERNICUS ed ECMWF a cui tutti possono accedere. Tuttavia, ciò che spesso manca in questi repository sono i dati localizzati riguardanti le condizioni meteorologiche di ambienti specifici, che devono essere aperti e accessibili a ricercatori, stakeholder e utenti interessati.

I dati sui microclimi sono spesso raccolti come parte di studi scientifici, ma possono finire inutilizzati in rapporti o computer personali. Per risolvere questo problema, è stato finanziato il progetto FAIRNESS per creare una piattaforma per condividere conoscenza. Alcuni obiettivi principali includono la raccolta di set di dati di qualità provenienti da tutta Europa e oltre, la gestione dei dati secondo i principi FAIR, l'assicurazione della qualità, la fornitura di metadati dettagliati e la messa a disposizione di set di dati per aree urbane e rurali.

#Motivazione dietro il progetto

Le stazioni meteorologiche raccolgono dati per modelli meteorologici più ampi, ma spesso non forniscono dettagli per aree specifiche. Le collezioni di dati esistenti si concentrano principalmente su misurazioni più grandi, ma non sono abbastanza dettagliate per catturare ciò che sta accadendo su scale più piccole. Le attuali banche dati si concentrano su torri di misurazione e interazioni superficie-atmosfera per descrivere la bassa atmosfera. La maggior parte di questi dati proviene da reti europee o statunitensi, il che limita la quantità di dati a livello del suolo disponibili.

Il progetto FAIRNESS si rivolge principalmente a reti di Stazioni Meteorologiche Automatizzate (AWS) in vari contesti, come aree rurali, suburbane e urbane. Queste reti raccolgono dati per progetti come avvisi di infestazione e monitoraggio ambientale. Sfortunatamente, molti di questi progetti esistenti faticano a rendere i loro dati facilmente trovabili, accessibili e utilizzabili, il che significa che non soddisfano i principi FAIR.

#Il Portale della Conoscenza

Questo documento descrive come i ricercatori stanno lavorando per costruire un portale della conoscenza per organizzare i metadati e rendere i grandi set di dati conformi ai principi FAIR. Una rappresentazione visiva mostra la versione attuale del Portale della Conoscenza FAIR, dove è possibile vedere i metadati delle reti pubblicate. L'uso riuscito di questo portale potrebbe portare a una migliore comprensione degli impatti del cambiamento climatico in diverse regioni, a una gestione agricola migliorata e a una pianificazione ambientale più efficace.

Il documento è strutturato per delineare i principali principi FAIR, fornire approfondimenti sulla ricerca dei dati usando il portale, presentare approcci analitici per valutare il sistema e concludere con i risultati.

#Applicare i Principi FAIR

L'obiettivo centrale del progetto FAIRNESS è allinearsi ai principi della scienza aperta, che sono fondamentali per il futuro della ricerca scientifica. Comprendere e testare i principi FAIR è essenziale per garantire che vengano applicati correttamente.

#Metadati Trovabili

Innanzitutto, dobbiamo ripassare quali sono i principi FAIR. Un'idea fondamentale è che i metadati dovrebbero essere facili da trovare. Per il Portale della Conoscenza, i proprietari dei dati micro-meteorologici forniscono descrizioni che alimentano il motore di ricerca. Gli utenti possono effettuare ricerche basate su parole chiave, regioni o altri criteri. Il portale è in continua espansione per offrire più funzionalità di ricerca.

#Accessibile

Una volta trovati i set di dati potenziali, gli utenti dovrebbero essere in grado di accedervi facilmente. Se i dati sono disponibili pubblicamente, il portale fornisce link a Zenodo, dove i dati possono essere accessibili direttamente. L'accesso ai dati dovrebbe seguire protocolli riconosciuti per garantire che gli utenti possano recuperare informazioni senza problemi.

#Interoperabile

Dati interoperabili significano che i dati possono essere condivisi e integrati da diverse fonti e utenti. Questo richiede un modo standard per descrivere i dati. Nel portale, la guida dell'Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO) stabilisce il quadro per come i metadati dovrebbero essere strutturati.

#Riutilizzabile

Affinché i dati siano riutilizzabili, le descrizioni dovrebbero essere dettagliate abbastanza per permettere ad altri di capire e utilizzare i dati in modo efficace. Mentre il portale consente descrizioni approfondite dei metadati, non tutti i dettagli sono obbligatori, dato che alcuni potrebbero essere troppo gravosi da fornire.

#Esaminare i Risultati della Ricerca

I tentativi iniziali di definire le specifiche dei dati FAIR hanno portato a varie interpretazioni. Di conseguenza, alcuni sforzi mirano a chiarire ulteriormente questi principi e fornire modi migliori per valutare quanto i repository si misurano su di essi. Un focus sull'interoperabilità è particolarmente importante, poiché questo parametro è spesso difficile da soddisfare.

#Presentare il Portale della Conoscenza sui Microclimi

In questa sezione, viene evidenziata una rete specifica chiamata Novi Sad Urban Network (NSUNET) per dimostrare le capacità del portale. Questo progetto coinvolge 28 stazioni remote e due server che raccolgono dati climatici urbani. Il suo obiettivo era monitorare eventi climatici e fornire informazioni meteorologiche attuali ai servizi di emergenza. La rete è progettata per funzionare in modo economico mantenendo prestazioni affidabili.

Il set di dati disponibile nel Portale della Conoscenza rappresenta una raccolta di dati sulla temperatura raccolti ogni ora da dodici siti per due anni. I dati sono stati puliti per garantire accuratezza, assicurando che ogni sito abbia un set completo di misurazioni per ogni giorno. Gli utenti possono cercare reti specifiche e approfondire per vedere metadati dettagliati sui siti.

#Dettagli sul Sito

Una volta scelta una rete, gli utenti possono approfondire per esaminare i dettagli di ciascun sito individuale. Possono vedere i metadati per i dati sulla temperatura dell'aria raccolti da diverse località.

#Analitiche nel Portale della Conoscenza

Per monitorare come le reti stanno performando e quanti dati vengono raccolti, vengono utilizzate analitiche dimensionali. Questo significa che i metadati possono essere analizzati in base a diversi fattori come tipo di rete, localizzazione e data. Gli utenti possono facilmente scoprire dettagli come il numero di reti, la dimensione media di ciascuna rete e i tipi di sensori in uso.

Finora, il Portale della Conoscenza FAIRNESS, attualmente accessibile solo ai membri del progetto, è stato progettato per dimostrare come gli utenti possono cercare e navigare tra i metadati. Futuri miglioramenti consentiranno un accesso più ampio alla comunità scientifica climatica una volta concluso il progetto.

Ci sono piani in corso per introdurre nuovi strumenti per valutare la qualità dei dati. Questi strumenti potrebbero includere metodi per colmare le lacune nei set di dati e applicare tecniche di machine learning per migliorare l'affidabilità dei dati.

In sintesi, l'impegno per costruire un hub di conoscenza ricercabile per i dati climatici è essenziale per affrontare le sfide poste dal cambiamento climatico. Concentrandosi sull'obbiettivo di rendere i dati trovabili, accessibili, interoperabili e riutilizzabili, questa iniziativa mira a fornire agli scienziati e ai ricercatori le risorse necessarie per studiare e rispondere alle condizioni ambientali in evoluzione.