这篇文档属于类型a——报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：
主要作者及机构
本研究由西班牙萨拉戈萨大学（University of Zaragoza）环境科学研究所ARGOS团队的Rafael de Miguel González（通讯作者）、Juan Mar-Beguería、María Sebastián López和Ondrej Kratochvíl共同完成，合作单位包括比利时EuroGeo协会。研究成果发表于2025年2月的ISPRS Int. J. Geo-Inf.期刊（卷14，第89期），开放获取，遵循CC BY 4.0许可协议。
学术背景
研究领域为地理信息科学（Geospatial Information Science）与气候变化教育的交叉学科。背景源于两大现实需求：
1. 教育缺口：欧洲学校普遍缺乏利用开放地理数据（Open Data）进行气候变化教学的工具，现有课程多依赖静态教材，难以展示气候变化的时空动态特征。
2. 技术机遇：ArcGIS仪表盘（Dashboard）技术可整合多源地理空间数据，但尚未系统应用于教育场景。
研究目标是通过开发基于GIS的交互式气候仪表盘，实现双重功能：
- 可视化1954-2021年全球1°×1°经纬网格的实测气候变化数据；
- 预测至2100年的三种温室气体排放情景（RCP 2.6⁄4.5⁄8.5）下的温度变化。
研究流程与方法
研究分为四个核心阶段：
1. 数据获取与预处理
- 数据源：采用欧盟哥白尼气候变化服务（Copernicus Climate Change Service）的NetCDF格式数据集，包括：
- 全球年均温度（1954-2019，1°分辨率）
- RCP情景模拟温度（2006-2100，1°分辨率）
- 欧洲区域温度与降水（1950-2021，0.2°分辨率）
- 质量控制：通过Python脚本（见图2）对原始数据执行以下处理：
- 合并多文件为单一NetCDF结构
- 计算年尺度统计量（均值、极值、标准差等）
- 将降水通量（kg m⁻²s⁻¹）转换为年降水量（mm/year）
2. 地理信息处理
- 格式转换：因ArcGIS仪表盘仅支持矢量数据，使用ArcGIS Pro将NetCDF转为Shapefile格式，关键步骤包括：
- 生成30年气候基准期（如1961-1990）均值
- 计算年度异常值（相对于基准期）
- 空间插值统一不同分辨率数据集（CMIP5为2°，CMIP6为1°等）
- 制图设计：制定专题地图符号系统，优化色阶与图例，并添加交互式弹窗（Pop-up）显示网格单元属性。
3. 仪表盘开发
- 架构设计：通过ArcGIS Online构建6个仪表盘（见图4），包含：
- 2个全球尺度仪表盘（实测与预测温度）
- 4个欧洲区域仪表盘（温度极值、降水）
- 交互功能：
- 动态时序播放（1954-2021年逐年纪录）
- 三色警示系统（红/黄/绿表示温升幅度）
- 数据图表联动（可下载CSV格式原始数据）
4. 教育应用验证
- 教学框架：基于5E教学模式（Engage-Explore-Explain-Elaborate-Evaluate）设计地理探究式学习方案
- 试点推广：在比利时、西班牙等53所欧洲学校开展教师培训，集成至欧盟“气候教育联盟”旗舰项目
主要结果
1. 数据可视化成果
- 全球仪表盘显示：1991-2020年较1961-1990年基准期，北极高纬度区域温升达3.5°C（RCP8.5情景下2100年预测值升至6.2°C）
- 欧洲区域仪表盘揭示：地中海流域降水减少15%，而斯堪的纳维亚半岛增加10%
科学价值与应用意义
1. 方法论创新：
- 开发了从NetCDF到交互式仪表盘的标准化处理流程（Python+ArcGIS Pro+Online），解决了教育领域高分辨率气候数据可视化的技术瓶颈。
2. 教育变革：
- 首次将IPCC权威数据以可操作形式引入课堂，推动从“知识传授”到“数据驱动决策”的教学范式转变。
3. 政策支撑：
- 直接支持联合国可持续发展目标SDG13（气候行动），特别是靶标13.3（提升气候教育与公众意识）。
研究亮点
- 技术整合：首次将Copernicus气候数据与ArcGIS仪表盘技术深度耦合，建立教育专用GIS工作流。
- 跨学科性：融合地理信息科学、气候学与教育学，提出“地理能力”（Geo-Capabilities）培养框架。
- 可扩展性：模型可复制应用于其他环境议题（如生物多样性、城市热岛效应）。
其他价值
研究团队开发的Python自动化脚本（见图2）已开源，显著降低了教育机构处理气候大数据的门槛。未来计划将仪表盘集成至MOOC平台，扩大全球影响力。