Představte si, že jaro konečně dorazilo a plánujete víkend. Předpověď počasí vypadá skvěle. Dalo by se jít na pláž - ale co když je to uzavřeno kvůli květu řas? Možná bys mohl jít na výlet - budou listy ještě venku? Co by mohlo být v květu? Budou migrační ptáci zpět? Jo, a vy jste slyšeli, že loni bylo špatné na klíště - bude letos na jaře lepší nebo horší?
Všichni bereme předpovědi počasí jako samozřejmost, tak proč neexistuje „předpověď přírody“, která by odpovídala na tyto otázky? Vstupte do nové vědecké oblasti ekologické prognózy. Ekologové se již dlouho snaží pochopit přírodní svět, ale teprve nedávno začali systematicky uvažovat o prognóze.
Většina současného výzkumu v oblasti ekologického predikce je zaměřena na dlouhodobé projekce. Zvažuje otázky, které se odehrávají po celá desetiletí až staletí, jako například to, jak mohou druhy v reakci na změnu klimatu posunout svůj rozsah, nebo zda lesy budou i nadále přijímat oxid uhličitý z atmosféry.
V novém článku, který jsem spoluautorkoval s 18 dalšími vědci z univerzit, soukromých výzkumných ústavů a amerického geologického průzkumu, však tvrdíme, že zaměření na krátkodobé předpovědi v průběhu dnů, ročních období a let nám pomůže lépe porozumět, spravovat a chránit ekosystémy. Rozvoj této schopnosti by byl přínosem pro vědu i pro společnost.
Kvet „Karpat brevis“, červený příliv, toxický mikroorganismus, který může způsobit zabíjení ryb a otrávení lidí, kteří jedí kontaminované měkkýše. Vědci používají satelitní snímky a vzorkování vody k předpovídání škodlivých květů řas a dalších krátkodobých ekologických jevů. (Chase Fountain / Texas Parks & Wildlife) **********
Kromě toho, že lidé pomáhají plánovat víkendy, ekologické prognózy zlepší rozhodování v zemědělství, lesnictví, rybolovu a dalších odvětvích. Pomohou soukromým vlastníkům půdy, místním vládám a státním a federálním agenturám lépe spravovat a chránit naši půdu, vodu a pobřeží, například varováním před událostmi, jako jsou ohniska škůdců a škodlivé květy řas. Zlepší veřejné zdraví prostřednictvím lepších předpovědí ohnisek infekčních chorob a lepšího plánování v očekávání hladomoru, požáru a dalších přírodních katastrof.
Ekologické předpovědi také prohloubí naše chápání světa kolem nás a toho, jak to lidské aktivity mění. Prognóza formalizuje cyklus mezi predikcí a testováním, který je jádrem vědecké metody, a opakuje jej v mnohem rychlejším cyklu. To může urychlit tempo objevu v environmentálních vědách v této kritické době rychlé změny životního prostředí.
Schopnost předpovědi počasí v National Oceanic and Atmospheric Administration se od úsvitu numerické predikce počasí v 50. letech 20. století neustále zlepšovala (100 = perfektní skóre, 0 = náhodně). Rostoucí přesnost v průběhu času byla přičítána více datům, rychlejším počítačům a lepším nástrojům pro každodenní přenos dat do modelů. Synergie těchto faktorů neustále zlepšovala naše chápání atmosféry a vylepšené modely počasí. (Přizpůsobeno NOAA, CC BY-ND) **********
Velká data vedou k mnoha pokrokům v ekologické prognóze. Ekologové dnes mají řádově více dat ve srovnání s pouhým deseti lety, a to díky trvalému veřejnému financování základního vědy a monitorování životního prostředí. Tato investice nám poskytla lepší senzory, satelity a organizace, jako je National Ecological Observatory Network, která shromažďuje vysoce kvalitní data z 81 polních lokalit ve Spojených státech a Portoriku. Kulturní posuny napříč finančními agenturami, výzkumnými sítěmi a časopisy zároveň tyto údaje zpřístupnily a zpřístupnily.
Digitální technologie umožňují přístup k těmto informacím rychleji než v minulosti. Polní notebooky ustoupily tabletům a buněčným sítím, které mohou v reálném čase streamovat nová data do superpočítačů. Pokroky v oblasti výpočtů nám umožňují vytvářet lepší modely a používat propracovanější statistické metody k vytváření předpovědí.
**********
Doposud však ekologické předpovědi neudrží krok s pokroky v datech a technologiích. V našem článku jsme stanovili cestovní mapu pro zrychlení pole vyřešením úzkých míst, která nás zpomalují.
Některá z těchto úzkých míst jsou technická, například lepší integrace toků dat, které jsou nyní k dispozici z mnoha různých zdrojů, jako jsou terénní studie, senzorové sítě a satelitní pozorování.
Další výzvy zahrnují lidské volby. Ekologové musí trávit více času zapojením do obousměrné komunikace se zúčastněnými stranami, spíše než jen tlačit nejnovější výzkum na ty, kdo rozhodují. A potřebujeme lepší způsoby, jak přenést nejmodernější výzkum z univerzit do agentur a soukromého průmyslu.
Snad nejvíce omezující je to, že ekologové se tradičně nenaučili předpovídat koncepty a metody. Jak jsem však napsal, tato situace se mění. Nyní existují letní workshopy a rostoucí počet univerzitních kurzů v ekologické prognóze. Predikce vede k novým teoriím, jejichž cílem je sjednotit různé části ekologie.
**********
Na počátku numerické předpovědi počasí v 50. letech 20. století čelili vědci z National Weather Service výběru. Mohli buď počkat, až začnou předpovídat, dokud se základní výzkum, modely a nástroje nezlepší, nebo okamžitě pokračovat ve vytváření prognóz a učit se tím, co dělá. Vybrali druhou cestu. Ukázalo se to těžší, než se očekávalo - ale kdyby čekali, pravděpodobně by selhaly, protože by zmeškaly kritické okno, když byli odborníci a agentury ochotni do tohoto úsilí investovat velké částky.
Ekologové se dosud drželi první, konzervativnější cesty. V této době rychlých změn životního prostředí však společenská potřeba a technologická kapacita pro předpovídání nikdy nebyla větší. Prognózy nebudou vždy správné, zejména pokud se pole vyvíjí, ale neúspěch je součástí učení. Nyní je čas, aby ekologové začali předpovídat.
Tento článek byl původně publikován v The Conversation.
Michael Dietze, docent Země a životního prostředí, Bostonská univerzita
