Erfahrungen mit der automatisierten Visualisierung von Klimadaten bei MeteoSchweiz

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1 Eidgenössisches Departement des Innern EDI Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz Erfahrungen mit der automatisierten Visualisierung von Klimadaten bei MeteoSchweiz Felix Maurer, Rebekka Posselt, Christine Füllemann, Christian Wüthrich, Christoph Frei, Christoph Spirig, Sophie Fukutome, Rebecca Hiller und alle CATs-Entwickler

2 Inhaltsübersicht Die Climate Analysis Tools (CATs) der MeteoSchweiz Anforderungen an die automatisierte Visualisierung Farbskalen etwas Theorie Praxis innerhalb der CATs Überprüfung der Anforderungen für verschiedene Plottypen Ausblick Offenbach, Felix Maurer 2

3 Climate Analysis Tools (CATs) Überführen wissenschaftliche Erkenntnisse in operationelle Produkte Analysieren Klimadaten Trendberechnungen, Gitterung, Klimatologien, Extremwertanalysen, Indikatoren, Saisonale Vorhersagen, Klimaszenarien,... Beziehen die Daten direkt aus der operationellen Datenbank der MeteoSchweiz Visualisieren Klimadaten Zeitreihen, Karten, Tabellen, Berichte Data Warehouse Offenbach, Felix Maurer 3

4 Climate Analysis Tools (CATs)... MeteoSwiss Internet produzieren (automatisiert) für verschiedene Kanäle: Internet Intranet Publikationen Datenbank ClimateBrowser MeteoSwiss Publications Scientific Publications Offenbach, Felix Maurer 4

5 Funktionsweise der CATs Data Warehouse CATs internal & external R-packages Maps Figures Data R-Base ( Tables CATs sind realisiert als Distribution von R-Paketen Automatisierte Produktion via cron Individuelle interaktive Analysen Offenbach, Felix Maurer 5

6 Anforderungen an die Visualisierung Gute Lesbarkeit und Verständlichkeit Wiedererkennung (Corporate Identity) Einheitlichkeit Generalisiert Rückverfolgbar Einfache Nutzung für den CATs-Entwickler Unterstützung unterschiedlicher Ausgabekanäle Offenbach, Felix Maurer 6

7 CATs: Visualisierungs "Architektur" Offenbach, Felix Maurer 7

8 Grundlagen der effizienten Farbverwendung Offenbach, Felix Maurer 8

9 Die menschliche Farbwahrnehmung Helligkeit ist zentral für viele Bereiche der menschlichen Wahrnehmung Distanzschätzung, Formenerkennung, Bewegung Farbtöne dienen der Kategorisierung (Beschränkung auf 5-7 Farbtöne) dem Fangen und Leiten der Aufmerksamkeit des Lesers Im standard Farbraum RGB kann Helligkeit nicht einfach gesteuert werden Offenbach, Felix Maurer 9

10 Probleme bei Farbskalen aus RGB- Farbraum Stauffer et. al Offenbach, Felix Maurer 10

11 HCL Farbraum Uniform Jede der drei Dimensionen entspricht direkt einer Dimension der menschlichen Wahrnehmung Hue Farbwahl Chroma Farbintensität Luminance Helligkeit Stauffer et. al Offenbach, Felix Maurer 11

12 Beispiel im HCL-Farbraum Stauffer et. al Offenbach, Felix Maurer 12

13 Grundlagen der effizienten Farbverwendung Guidelines More Examples Dealing with visual constraints Further reading R-Paket: colorspace Offenbach, Felix Maurer 13

14 Farbverwendung in Klimaprodukten der MeteoSchweiz Standardisiert durch die Definition von Farbtabellen - Jede Farbe wird möglichst nur einmal verwendet - Übergang von hellen zu dunklen Farbtönen innerhalb einer Farbtabelle - Werte um die Norm: weiss verwenden (Neutralität) - Dieselben Farben für Anomalien und absolute Werte (Konsistenz) Offenbach, Felix Maurer 14

15 Beispiel Niederschlagsanomalien Offenbach, Felix Maurer 15

16 Beispiel Niederschlagsanomalien Offenbach, Felix Maurer 16

17 Beispiel Niederschlagsanomalien Offenbach, Felix Maurer 17

18 Beispiel Trockenheitsindikatoren Standardized Precipitation and Evapotranspiration Index (6 months) Offenbach, Felix Maurer 18

19 Zeitreihen: Lesbarkeit und Einheitlichkeit Punkt vs. Balken Linie vs. Band Beschriftung (wo, was, wie?) Gitterung Rahmenbreiten, Ticks,... Offenbach, Felix Maurer 19

20 Anforderungen an die Visualisierung Karten Zeitreihen Gute Lesbarkeit und Verständlichkeit Wiedererkennung / Einheitlichkeit Generalisiert Rückverfolgbar Einfache Nutzung Unterschiedliche Ausgabekanäle Offenbach, Felix Maurer 20

21 Ausblick zusätzliche Ausgabekanäle Offenbach, Felix Maurer 21

22 Zusammenfassung CATs: Distribution von R-Paketen zur (automatischen) Erstellung von Klimainformationen Die Generierung von Farbskalen: RGB HCL Erfahrung aus den CATs: Standardisieren hilft! Ausblick: Zeitreihen-Plottool Weiterentwicklung der CATs auch in Zusammenarbeit mit dem DWD im Rahmen des neu gegründeten ConCAT Konsortiums Offenbach, Felix Maurer 22

23 Eidgenössisches Departement des Innern EDI Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz MeteoSchweiz Operation Center 1 CH-8058 Zürich-Flughafen T MeteoSvizzera Via ai Monti 146 CH-6605 Locarno-Monti T MétéoSuisse 7bis, av. de la Paix CH-1211 Genève 2 T MétéoSuisse Chemin de l Aérologie CH-1530 Payerne T Offenbach, Felix Maurer 23