时空三极环境大数据平台研究获进展学术资讯

来源：中科院之声

地球大数据正成为继经验、理论和计算范式之后数据密集型科学范式的代表，成为驱动地球科学创新发展和地球科学发现的新引擎。集成三极多要素数据、三极多圈层模型和大数据分析方法，构建三极大数据共享与服务平台，开展三极生态环境演变及其对社会经济的影响研究，对提升三极地球系统的研究深度、综合科学认知水平及我国倡导的“极地治理”，具有重要意义。近期，中国科学院青藏高原研究所研究员、国家青藏高原科学数据中心主任李新及其合作者在Bulletin of the American Meteorological Society（BAMS）上，发表题为CASEarth Poles：Big Data for the Three Poles的论文，介绍三极大数据平台（以下简称“平台”）的建设背景、目标、方案、平台体系和平台网站（图1），数据编目和特色数据、三极多圈层模型库和三极大数据分析方法库（图2），该平台有望在解决三极地球系统科学关键问题、开展极地决策支持服务中发挥重要作用（图3）。在数据方面，平台汇聚2512个三极生态与环境多要素科学数据集/产品；在模型方面，汇集14个具有代表性的冰冻圈模型、水循环模型、生态系统模型、多圈层气候模型；在数据分析方法方面，汇集7大类（包括机器学习、数据同化、参数估计、时间序列分析、高级地统计、后处理、因果分析）共43种共性数据挖掘方法，初步具备三极大数据在线挖掘分析能力；在科学研究和决策支持方面，基于三极大数据共享和服务平台所集成的数据、模型和大数据分析方法，开展三极气候与环境关键要素（如气温、降水、植被、海冰、冻土、冰川稳定性、径流、气溶胶、微生物等）的时空变化研究，揭示关键要素变化机制及不同要素间变化的关联性（如三极气溶胶与冰川变化）。该平台支持三极气候与环境关键要素变化的同步性、异步性和遥相关研究，如南北极海冰变化与北半球中纬度气候变化之间的反馈过程和影响机理。该平台有利于推动对极地多圈层交互过程与机理、气候与环境要素遥相关关系、冰冻圈变化、生态变化、水文变化、气候变化的深度研究。基于平台开展的科学研究，可提高北极海冰预报系统的海冰监测与预报能力，提供实时海冰预报信息服务，为北极航道规划、极地可持续发展和极地治理提供更好的决策支持。全球用户能够在统一的共享与交换标准下，公开访问和使用由平台集成的数据、方法、模型，推动基于大数据驱动的三极科学研究。研究工作得到中科院战略性先导科技专项（A类）“时空三极环境”项目的资助。图1.中英文版的三极大数据共享与服务平台（http://poles.tpdc.ac.cn/）图2.三极大数据共享与服务平台主要的数据产品图3.基于三极大数据平台所开展的重大科学问题与决策支持研究