Demokratyzacja modelowania zwiększa zaufanie w społeczności
Erozja gleby jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych form degradacji gruntów w Europie, który stanowi cichy kryzys - skutki erozji są powolne, ciągłe i często niewidoczne do chwili, w której jest za późno na działanie. W przeciwieństwie do wody, rzadko myślimy o glebie jako o zasobie, który ulega zużyciu podczas produkcji żywności. Podobnie jednak jak w przypadku pozostałych zasobów naturalnych, jakość gleby nie jest nieograniczona - wymaga wsparcia i ochrony. W tym celu musimy jednak ustalić, gdzie znajdują się najbardziej zdegradowane obszary i oszacować, co przyniesie przyszłość w kontekście zmiany klimatu i wymagań dotyczących produkcji żywności. Znalezienie odpowiedzi na te pytania wymaga zastosowania narzędzi do modelowania, które są nie tylko dokładne, ale także dostępne dla użytkowników dysponujących różnymi poziomami wiedzy i kompetencji technicznych. Dla użytkowników nietechnicznych modele często sprawiają wrażenie czarnych skrzynek. W wyniku tego powstaje luka między ekspertami przygotowującymi modele i decydentami, która utrudnia skuteczną komunikację i współpracę, a także podważa zaufanie do wyników modelu. Problemem tym zajmuje się zespół projektu iMPACt-erosion(odnośnik otworzy się w nowym oknie), wspierany ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Aby wypełnić tę lukę, proponujemy podejście demokratyzujące proces modelowania hydrologicznego i erozji gleby, które kładzie nacisk na naukę poprzez interakcję oraz przez działanie”, wyjaśnia Andres Peñuela(odnośnik otworzy się w nowym oknie), główny badacz projektu i pracownik Uniwersytetu w Kordobie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Hiszpanii. Zespół obrał za cel badanie procesów, które mogą wpływać na erozję gleby, a także analizę obszarów szczególnie narażonych i okresów podatności, aby opracować ukierunkowane i skuteczne strategie łagodzenia skutków tego zjawiska do 2100 roku.
Od narażenia korzeni po radionuklidy opadowe - analiza porównawcza środowiska zapewnia dokładność modeli
Rozwój modelowania opierał się na zróżnicowanych wskaźnikach. W ramach prac badacze analizowali między innymi odsłonięcie korzeni w czasie i mikroskopijne cząsteczki, które zostały rozproszone podczas testów atomowych w latach 60. XX wieku, wykorzystując je jako punkty odniesienia w celu analizy dokładności modelowania. Odsłanianie korzeni jest wyraźnym objawem degradacji gleby, stanowi również źródło cennych danych historycznych. Mierząc kopce drzew, czyli różnicę wysokości między poziomem gleby, gdy drzewo zostało posadzone po raz pierwszy, a poziomem gleby dziś, zespół może odtworzyć, ile gleby zniknęło w ciągu kilku dziesięcioleci. Badania te uzupełniły analizy radionuklidów opadowych rozproszonych po całym świecie w wyniku testów broni jądrowej przeprowadzanych we wczesnych latach 60. XX wieku. Cząsteczki te stanowią obecnie stały znacznik naukowy w glebie. Mierząc i porównując stężenie tych cząstek, zespół projektu iMPACt-erosion może oszacować długoterminowe wskaźniki erozji sięgające połowy XX wieku. „Te dane historyczne to coś więcej niż tylko zapis przeszłej degradacji. Informacje te są dla nas źródłem wiedzy na temat realnego kosztu intensyfikacji rolnictwa w ciągu ostatnich kilku dekad. Co więcej, dane te służą jako istotny wskaźnik wykorzystywany przez nas w celu oceny i dostrajania naszych modeli matematycznych”, wyjaśnia Peñuela. „Wiemy, że dokładnie odzwierciedlają one wyjątkowe procesy środowiskowe zachodzące w danej lokalizacji. Ostatecznie dzięki tym właśnie danym modele zmieniają się z prostych narzędzi retrospektywnych w niezawodne, godne zaufania rozwiązania pozwalające na przewidywanie przyszłych trendów środowiskowych”.
Demokratyzacja modelowania dzięki przystępnym wyjaśnieniom
Prace w ramach projektu opierają się na koncepcji udostępniania narzędzi i odkryć możliwie najszerszemu gronu odbiorców. Zespół udostępnił zestaw narzędzi(odnośnik otworzy się w nowym oknie), aby edukować i prowadzić użytkowników przez podstawowe etapy procesu modelowania. Peñuela uważa, że uwzględnienie interaktywnych wizualizacji przekształca proces modelowania w edukacyjną i odkrywczą przygodę. „Najlepszym aspektem jest powtarzalność. Nasze podejście do tworzenia modeli pozwala na wykorzystanie ich w wielu dziedzinach, jednocześnie umożliwia rozwianie mitów, którymi obrosło modelowanie wykorzystywane w wielu obszarach. Gdy ludzie mogą zobaczyć na własne oczy sposób działania modeli i wykorzystać je do zabawy, rozumieją je lepiej i bardziej ufają ich rezultatom. Tym sposobem docieramy do osób, które w innym wypadku mogą być sceptyczne wobec rezultatów modelowania”. Zespół opracuje także iMPACT-explore(odnośnik otworzy się w nowym oknie), czyli zestaw opracowań objaśniających oraz narzędzi umożliwiających wdrożenie kluczowych zadań w zakresie symulacji i badania erozji gleby w różnych warunkach i scenariuszach. Narzędzia te pozwolą na ocenę skuteczności strategii łagodzenia skutków i wskazanie najbardziej skutecznych działań.