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2022年6月13日

那棵树上有雪吗? 公民科学有助于揭示雪对夏季供水的影响

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森林里的树. 树木被大雪覆盖着.

188金宝搏下载址研究人员创建的公民科学项目中, 参与者观看了来自科罗拉多州和华盛顿州的延时照片,并在树枝上有雪时拍摄的照片上做了标记. 这里显示的是一个延时图像从相机上 AmeriFlux塔 在科罗拉多州的尼沃特岭. 此图像存档在 PhenoCam网络 这是公民科学家在这个项目中分析的图像之一.AmeriFlux塔

落在山上的雪不仅有利于滑雪, 雪鞋和令人窒息的风景. 它形成的积雪最终会融化, 这些水可以用于水力发电, 灌溉和饮用水.

研究人员希望根据积雪来预测今年晚些时候188金宝搏下载址会得到多少水. 但在森林地区,树木影响了计算. 当飘落的雪花被树木拦截时, 有时候它根本不会落到地面上, 目前的模型很难预测未来会发生什么.

为了改进模型并研究这些被拦截的雪会发生什么, 188金宝搏下载址的研究人员创建了一个公民科学项目 雪测位仪. 参与者观看了来自科罗拉多州和华盛顿州的延时照片,并对树枝上有积雪时拍摄的照片进行了标记. 这些信息让188金宝搏下载址第一次了解到,雪和树之间的相互作用在不同的气候中是如何变化的,以及它们如何影响夏季供水的预测.

这个团队 发表了这些发现 5月18日AGU水资源研究.

“We, 作为滑雪者或滑雪爱好者, 科罗拉多的雪和华盛顿的雪是完全不同的. 但, 直到现在, 还没有一种简单的方法来观察这些差异是如何在树冠层中发挥作用的,主要作者说 卡西Lumbrazo她是188金宝搏下载址土木与环境工程专业的博士生. “该项目利用志愿者获取有关这些差异的硬数据. 另一个好处是,它向188金宝搏下载址的志愿者介绍了研究是如何进行的,以及雪水文是什么.”

树木积雪有三种可能的情况. 它可能会以雪的形式落到地面,增加目前的积雪. 它可能会被吹走,变成水蒸气,因此不会给积雪增加任何东西. 否则雪就会融化,滴落到地上, 哪一个, 视情况而定, 是否会增加积雪中的水分总量.

目前描述这些过程的数学模型的一个问题是,研究人员不知道时间——在一年的过程中, 树上多久下一次雪, 它发生了什么? ——以及这个时间在不同的气候中是如何变化的.

但延时相机可以通过每小时拍摄照片来记录偏远地区发生的事情, 多年来的每一天, 创建一个巨大的图像数据集.

这就是公民科学家的用武之地. “赏雪者”向志愿者展示一张照片,并问他们:“树枝上有雪吗??然后志愿者们选择“是”、“否”、“不确定”或“天太黑了”,然后继续下一张照片.

使用雪景观察器, 一共6个,700名公民科学家扫描了13个,来自美国西部多个地点的600张照片. 该团队在这项研究中关注了四个地点:霍珀山, Washington; Niwot Ridge, 科罗拉多州; 和 two different sites in Gr和 Mesa, 科罗拉多州.

当项目开始的时候, 我认为没有人真正知道它会有多成功,伦布拉佐说, 他目前在挪威做研究 山谷奖学金 & 斯堪的纳维亚交流计划. “但公民科学家处理它的速度如此之快,以至于188金宝搏下载址一直没有可供人们分类的图像. 188金宝搏下载址收到的反馈说,这个任务真的很放松. 公民科学家可以在Zooniverse的应用程序中调出这些照片,他们可以坐在沙发上快速点击浏览.”

一张森林照片的截图. 其中一棵树上有一只大鸟. 在截图的底部,有人在问这只鸟是不是北方苍鹰.

公民科学家经常参与他们正在分类的照片, 例如, 叫出出现在画面中的动物. 这里显示的是一张截图,一个参与者指出了图片右下角的一只鸟.Screenshot: 188金宝搏下载址; image from the AmeriFlux塔

每张照片都有9到15名不同的志愿者进行分类, 在95%到98%的情况下,志愿者都同意. 从那里, 研究人员可以拼凑出每个地点一年中树上积雪的样子.

188金宝搏下载址的物理数据显示了雪的不同,”伦布拉佐说. “你可以看到华盛顿的雪是如何凝固在树冠上,永远不会离开, 这就是你在雪地上滑雪的感觉吗. 与之相反的是科罗拉多州的雪,那里经常下雪,但会被风吹走. 天气干燥,尘土飞扬.”

研究人员使用这个数据集来评估当前的雪模型. 然而,有一个限制是,目前该团队只知道树上何时有雪. 这种方法并没有说树上有多少雪, 另一个组件需要使模型更好.

“但一个不存在的限制是愿意处理这些图像的公民科学家的数量,伦布拉佐说. “188金宝搏下载址已经签署了为学生提供无数志愿时间的协议, 他们甚至会就某些图像进行精彩的讨论,这更像是一场科学对话.”

除了, 这些志愿者生成的数据集将来可以用来训练机器学习算法对图像进行分类, 该团队表示.

看到一个 近期相关研究论文 来自团队.

研究人员正在努力扩大他们的图像数据集,包括来自世界各地的照片,这样他们就可以继续了解不同的气候和降水模式是如何影响积雪的, 这也将有助于使模型更准确.

其他共同作者是 安德鲁·班尼特威廉·"瑞安"·柯里尔, both of whom completed this research as 188金宝搏下载址 civil 和 environmental engineering doctoral students; 和 巴特Nijssen杰西卡伦德奎斯特他们都是188金宝搏下载址土木和环境工程教授. 雪测位仪是由 马克斯不好, 是谁启动了这个项目,当时他还是188金宝搏下载址土木与环境工程专业的本科生. 这项研究由国家科学基金会和史蒂夫和西尔维娅·伯吉斯捐赠总统奖学金资助.

欲了解更多信息,请联系Lumbrazo,他目前在中欧时间频道 lumbraca@uw.edu.

授权号:CBET-1703663

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