通过研究者们的共同努力实现气候变化实验方法的标准化

Post provided by AUD HALBRITTER

提供的中文翻译唐辉

This post is also available in English

气候变化正在严重威胁全球生态系统服务功能和生物多样性。我们迫切需要更好的理解不同物种和生态系统对气候变化的响应。气候变化相关的生态实验和观测研究已有上千个。 这为跨系统和区域的综合分析提供了可能。但是实践表面有意义的综合分析并没有想象中那么简单容易。

标准化方法和报告的必要性

跨实验的生态数据综合主要受到两方面的挑战 (以及一些小的挑战)。首先是数据的可获得性。 这个问题的产生是因为关键的研究信息,例如元数据,协同变量或者方法的细节,在不同研究中报告的详细程度不足且差别很大。

其次,科学家们通常使用各自不同的实验流程。这导致在观测和量化同一变量时会用到多种不同方法。 不同的实验流程会使得在测量和报告同一变量时产生细微差别,从而导致数据不具有可比性。测量和流程的一致性是一些大型合作性实验项目(例如ITEX, HerbivoryNutNet等)能够产生重大影响力的原因之一。在这些大型合作实验项目中,实验的设计和测量都遵循严格的流程,并在大范围的区域或者全球推广应用。但是如果我们的实验不在这些大型合作项目中,我们应该如何做呢?理论上,答案很简单:如果在整个研究领域,我们都使用标准化的方法和流程,那么我们的研究数据将能够被重复利用并和其他研究进行比较。但是实际情况与之有很大差距,主要的问题在于:我们究竟如何才能将标准化方法和流程推广到整个研究领域中?

从一个问题到一本手册

2015年, 在哥本哈根举行的ClimMani COST Action Network会议中,这个问题被广泛的讨论。Vigdis VandvikHans DeBoeck 主持了一个关于“通过标准化实验方法促进数据融合”的讨论组。这个小组的成员还包括:Nelson Abrantes, Thomas Wohlgemuth, György Kröel-Dulay, Sara Vicca, Philip Ineson, Jürgen Kreyling 以及 Håkan Wallander。讨论得出的解决方案很简单,那就是大家需要一起编写一本手册。

他们将手册的标题定为:“生态系统研究野外测量指导手册”。由于意识到工作量巨大,他们决定尽可能让更多的研究者参与进来。 因此他们联系了所有相关领域的专家以确保足够多的研究者愿意花时间在这项工作上。

Vigdis和她在卑尔根大学的学生们,博士,博士后(包括我)开始收集所有能够找到的气候变化实验中的流程。我们通常是一边吃着ClimMani项目赞助的披萨,一边工作 (谢谢Linn Vassvik, Christine Pötsch, William Fernando Erazo Garcia, Inge Althuizen, Francesca Jaroszynska, Ragnhild Gya, Amy Eycott, 以及 Siri V. Haugum 对这个枯燥但重要工作的帮助)。

你也许会问:“为什么要让学生们参与进来?”好吧,这是因为学生们正是这本手册的一个主要目标群体。他们也非常习惯于学习各种各样的新方法并找出哪种方法更适合他们的研究以及如何使用该方法。或许正因如此,学生们都很认同指导手册的意义和价值并愿意贡献自己的一份力量。他们中的一些人甚至因为贡献突出,而最后成为指导手册的重要作者之一。在此要特别感谢 Bernd Berauer和Ragnhild Gya。

2017年3月,我们在挪威南部山区的Finse(电影“星球大战5:帝国反击战”中霍斯星球的取景地)组织了一个研讨会。参与者已经增加到了26个ClimMani项目成员。我们讨论了指导手册的目标,内容和结构,并确定了通常在气候变化相关实验中测量的5组(章节)主要的响应变量。我们决定不仅只是编写具体的流程,还要组织一次内部的评审过程。

在这个评审过程中,没有参与手册编写的外部专家将被邀请对每一章节和流程给予反馈意见。 不同章节的主要作者将负责组织各自的编写和评审过程。在这次研讨会上,我接受了一份具有挑战性的工作:帮助Vigdis协调整个编写过程和作者们之间的交流,以保证每个参与者都能在截止日期完成工作。这个研讨会当然也包含了越野滑雪和桑拿,并被完整的记录下来。

我们很快意识到,我们还需要更多的帮助和专业知识来编写这本指导手册。因此我们联系了更多相关领域的同事和专家,大家的反馈都非常积极。每一个我们联系的专家都很乐意加入这个被我们称为“我们所写过的最无聊的论文”(不断反复的描写论文的方法部分)的工作中![编按:在Methods in Ecology and Evolution,我们认为方法部分是非常酷,非常有趣的。] 大量的工作摆在我们面前,但是在100多位专家们的帮助下,这些工作变得容易完成了。尤其是他们都是在我们没有额外催促的情况下贡献了他们的意见和流程。

所有的流程在2017年底完成。2018年1月第二届研讨会在卑尔根举行,以期将所有的流程汇总并统一数据的呈现方式。 在会议中,我们识别出许多不足之处。因此添加了一些新的流程,并对部分流程进行了扩充。当指导手册完成之后,我们在Methods in Ecology and Evolution上发表了题为“陆地生态系统气候变化实验和观测研究(ClimEx)的标准化田野和实验室测量指导手册”的文章。这篇文章解释了指导手册的动机,也为真正的指导手册(请见该文章附件)提供了一个使用指南。

ClimEx指导手册:115位专家的共同努力

陆地生态系统气候变化实验研究的标准化方法指导手册(简称ClimEx指导手册)对测量陆地生态系统中各种响应变量的标准方法提供了详细的描述。该手册侧重于植物群落以及与其相互作用的有机体。总共66个标准流程(539页)被分为5章,并分别作为MEE文章的附件发表出来。它们分别是:

  • 样地特征和数据管理
  • 碳循环和养分循环
  • 水循环
  • 物种及其相互作用
  • 逆境生理

在每一个标准流程中,我们描述了不同研究中应当被测量的响应变量以实现数据的重复利用,综合和概括。每个流程都包含了一个“黄金标准”以及一个最低要求的“铜标准”(如果可行的话)。我们讨论了一些特殊案例,以及特定系统和情型下可能会出现的问题和挑战以及相应的调整,还有正在发展的新方法等。最后,我们对需要更广泛测量的变量给出了指导意见,以期能够促进不同样地和不同研究的相互比较,以及模型和实验的相互交流。

标准流程的编写组包括了85位来自不同职业阶段的作者,从硕士研究生到退休的教授。流程的评审由50位专家完成。总共有来自4个大洲21个国家的115位科学家参与其中,其中包括45位女性(39%)。

延续ClimEx指导手册的有效期

ClimEx指导手册包含了许多广泛认可的流程。这些流程相对稳定,不会随时间有较大变化。然而还有一些,特别是基于正在发展的技术的流程,将会在不远的将来过时。我们希望ClimEx指导手册在将来也能够保持其有效性,因此,我们将这个指导手册公布在了ClimEx Handbook 网页上。

我们鼓励气候变化研究领域的学者们对流程的更新给予我们反馈意见和建议。指导手册的作者们将对这些意见和建议进行评估。任何被接受的更新,将会被标记在案,并能够在在线的版本中看到。我们期望通过这样一种途径,能够不断改进指导手册中的流程并延续该手册的有效期。

向前看:继续共同的努力

实践证明, 发展和编写ClimEx指导手册的过程非常有意义。关于采用和推荐哪一种流程,如何在不同的综合和重复利用中使用这些流程的讨论,是非常具有挑战性,启发性和有趣的。好的消息是现在加入我们还不迟

我们希望更多的气候变化研究领域的学者们能够参与到ClimEx指导手册,帮助我们发展和改进它。我们也希望大家能够将它作为一个重要的学习资源,将之传播出去,增加它的影响力和使用率。这将确保这本手册在未来仍然会是一个对该研究领域有用的资源。我们相信通过大家共同的努力,使用和发展这本手册,将会增强下一代(亦或是老一代)科学家们对使用标准化方法的重要性的认知,从而进一步促进数据的可获得性,可比性以及透明度。

这些改进的研究实践不仅能够提高每一个气候变化研究项目的时间和资金回报率,并且可以促进跨研究项目和研究领域的深度研究产出。我们的最终目的是,最优化我们的科学研究的质量和影响力以满足全球变化下日益增长的社会需求。

ClimEx指导手册的更多信息,请参阅我们在Methods in Ecology and Evolution的可开放获取文章:“陆地生态系统气候变化实验和观测研究(ClimEx)的标准化田野和实验室测量指导手册”。

2 thoughts on “通过研究者们的共同努力实现气候变化实验方法的标准化

  1. Pingback: Standardising Methods in Climate Change Experiments: A Community Effort | methods.blog

  2. Pingback: Issue 11.1: Climate Change, Genomic Divergence, Bayesian Modelling and More | methods.blog

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s