At forene datasæt på tværs af geokemi og marine geovidenskab fremmer banebrydende tværfaglige opdagelser

De fleste forskningsdatabaser er snævert fokuserede. De indeholder muligvis kun seismiske data fra jordskælv, for eksempel, eller kemiske data fra vulkanske bjergarter. Interdisciplinary Earth Data Alliance (IEDA) satte sig for at skabe en anderledes forskningsoplevelse, og resultatet giver næring til banebrydende multidisciplinære opdagelser verden over.

Skabt og ledet af forskere ved Lamont-Doherty Earth Observatory, IEDA samler forskellige datasæt fra geokemi og marin geovidenskab i ét system. Vigtigt, det giver de værktøjer, der gør det muligt for forskere fra en bred vifte af felter nemt at søge efter og udforske sammenhænge mellem mange forskellige slags data.

"Dette er en ny æra af data mining, " sagde IEDA-direktør Kerstin Lehnert, en geokemiker og Doherty Senior Research Scientist ved Lamont. Lehnert vil i denne uge lede adskillige sessioner, hvor han udforsker fremskridt inden for databevaring og -lagring på American Geophysical Union's Fall Meeting i San Francisco. To af disse sessioner vil blive streamet live online.

"Gennem IEDA, forskere kan finde de naturlige prøver, sammensætningen, prøvernes geokemi. Hvis du har brug for at kende strukturen af ​​skorpen under disse prøver, du kan komme til de seismiske data. Du kan tjekke, om der er eksperimentelle resultater for kemisk sammensætning fra tæt på disse klipper, som kan fortælle dig, hvor de kommer fra. Er der nogen daterede sten? Hvor er geokronologien i dette særlige område? Dataene begynder at blive netværket, og det kommer sammen i IEDA, " sagde Lehnert.

Før IEDA, disse typer data var stort set utilgængelige, ofte gemt på videnskabsmænds lokale computere, i deres laboratorie-notesbøger, eller fragmenteret gennem de videnskabelige tidsskrifter. Ved at samle dataene i et let søgbart format, IEDA har skabt en måde, hvorpå forskere hurtigt kan få adgang til tusindvis af værdier til analyse og sammenligning. To videnskabsmænd var for nylig i stand til at dokumentere en sammenhæng mellem dyb jordgeokemi og en stigning i ilt i jordens atmosfære ved at downloade 70, 000 prøver af kontinental magmatisk bjergart geokemi fra IEDA. At finde alle data ville have taget år, før IEDA blev oprettet.

"At integrere forskellige slags observationer og observationer fra mange forskellige regioner for at få et globalt perspektiv er en effektiv måde at få ny indsigt i videnskabelige problemer, " sagde IEDA associeret direktør Suzanne Carbotte, en marin geofysiker og Bruce C. Heezen Lamont forskningsprofessor.

Forvandling af det 21. århundredes videnskab

IEDA kombinerer EarthChem, verdens største geokemiske database, med Marine Geoscience Data System, som tjener data til undersøgelser af havbunden og dybere skorpe- og kappeprocesser.

EarthChem startede som petrologidatabasen PetDB hos Lamont i 1996, da relationelle databaser lige var begyndt at blive udviklet. I dag omfatter den adskillige partnerdatabaser og omkring 400, 000 prøver og 20 millioner analytiske værdier fra hele geokemien, sammen med værktøjerne til at mine samlingerne. EarthChem-portalen forbinder også med andre store databaser, inklusive Tysklands GeoRock, en database i Japan, og U.S. Geological Survey's nationale geokemiske database, giver IEDA-brugere mulighed for at søge på tværs af alle disse store databaser på én gang.

Marine Geoscience Data System sporer sin oprindelse til begyndelsen af ​​1990'erne, da Lamont oceanograf Bill Ryan lancerede en første af sin slags web-tilgængelig database med havbundens batymetridata. Med udgangspunkt i denne tidlige ressource, Marine Geoscience Data System serverer en bred vifte af marine geovidenskabelige data indsamlet af forskningsskibe og andre platforme, inklusive data tilbage til 1954. Det inkluderer globale batymetridata, havbundsbilleder, seismiske data, der giver tværsnitsbilleder under havbunden, samt andre tværfaglige data fra en række nationale forskningsprogrammer.

IEDA-systemet er også unikt udstyret til at inkorporere mindre, nichedatasæt, som den derefter gør åben og tilgængelig gennem interaktive, kortbaserede grænseflader og andre værktøjer.

Et fokus er at kompilere, hvad der er kendt som "long-tail"-data:hvad forskere gør med observationsdata i deres laboratorier, og hvordan de analyserer dem.

"Meget af det, folk gør med forskellige datasæt i deres laboratorier, kan være meget innovativt og unikt og nyt, " sagde Vicki Ferrini, en oceanograf, der arbejder med IEDAs marine geofysiske data. "Det hele kommer ud gennem videnskabelige publikationer, fortolkninger af det kommer ud, men faktisk at gøre de data, der understøtter disse publikationer, tilgængelige og genbrugelige og til noget, der kan bygges på, er det, vi virkelig stræber efter at gøre."

Forståelse af videnskabsmænds databehov

En del af IEDA's succes stammer fra dets teams tætte forbindelser til videnskaben. Lehnert, Carbotte, og mange af IEDA-teammedlemmerne er videnskabsmænd, som er indgående fortrolige med videnskabelige arbejdsgange, og hvordan videnskabsmænd søger efter og analyserer data. De ved, hvad forskere har brug for, og hvordan man tilpasser løsninger og inkorporerer forskellige typer resultater.

Ud over depoterne og analyseværktøjerne, IEDA har identifikationssystemer, der forbinder offentliggjorte papirer til deres originale data og prøver. Åbenhed af data er afgørende for videnskabsmænds evne til at teste teorier og reproducere resultater, og datastyringsplaner er nu påkrævet af National Science Foundation, som understøtter IEDA. IEDA gør også data og prøver tilgængelige til genbrug, så videnskabsmænd ikke behøver at indsamle de samme slags data fra det samme sted igen, sparer tid og penge.

"IEDA bygger på Lamonts rige arv med at erhverve forskelligartede multidisciplinære data for at løse videnskabelige spørgsmål, der går tilbage til Doc Ewings tidligste dage og de globalt omfattende ekspeditioner af Lamont-skibe, " sagde Carbotte. Maurice "Doc" Ewing, Lamonts stiftende direktør, beordrede alle havekspeditioner til rutinemæssigt at indsamle forskellige sæt geovidenskab og oceanografiske data. Da nye videnskabelige spørgsmål opstod, data og prøver var der ofte til analyse.

"Vi gør data tilgængelige, og folk kan tage dataene til hvad de har brug for, " sagde Lehnert.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University:blogs.ei.columbia.edu/