NEON：用开放的数据打开大门

2023年是开放科学年，但国家科学基金会的国家生态观测站网络（NEON）一直在提供开放数据，以推动未来30年的科学和教育向前发展，从土壤样本到从头顶飞过的飞机进行的测量，美国国家科学基金会的国家生态观测站网络（NEON）免费向所有人提供数百种数据产品。这些数据为研究提供动力，改变了生态学领域，扩大了研究的方式和谁可以进行研究。

在地球上训练的望远镜
从历史上看，生态研究是在一个或另一个地点进行的，这限制了就发现在其他地点可能如何成立得出结论的能力。NEON改变了这一点，它提供了一个大陆尺度的视图，用在美国81个野外站点收集的标准化数据，在从森林到草原、溪流到湖泊的各种生态系统中进行相同的测量。就像“在地球上训练的望远镜”一样，NEON提供了一个前所未有的视角。
通过自动化仪器、现场采样和机载遥感进行测量，NEON提供182种不同的数据产品，包括生物、大气、水文和地理测量和观测。每年创建的数据量总计超过400万亿字节——所有这些数据都可以免费访问和开放。
霓虹灯首席科学家兼天文台主任保拉•马比说：“从一开始，霓虹灯就被设计成开放的，使科学家、教育工作者、规划者和决策者能够理解、绘制和预测生态系统如何随着时间的推移而变化。”
NEON由生态科学界的成员于2000年构思，于2011年开始建设，并于2019年完成，同年投入运营。该网络旨在收集30年的测量数据，提供大陆范围内30年的生态变化视图。

在地下闪耀着光芒
霓虹灯产生影响的一个生态学领域是土壤科学。我们每天踩的土壤会影响我们的气候、食物和水，然而我们通常认为它不仅仅是泥土。霓虹灯提供的新数据有助于揭示土壤中有多少变化，并根除了关于什么有助于土壤储存碳的传统观点。
几个世纪以来，研究人员一直在研究土壤是如何形成和积累有机物的，但有了NEON的数据，科学家们能够重新审视碳循环。俄勒冈州立大学的研究人员与弗吉尼亚理工大学、密歇根理工大学、科罗拉多大学和太平洋西北国家实验室的合作者对来自34个地点的400个土壤核心样本进行了研究，发现土壤湿度水平——而不是温度或矿物质含量——决定了土壤储存碳的程度。
“随着气候变得越来越温暖和干燥，我们可能会看到土壤能储存多少碳，以及有多少碳会流失到大气中，”国家科学基金会生物基础设施部门的项目主管夏洛特•勒姆说。她负责监督NEON项目。“理解土壤中的碳循环是如何运作的，是理解环境变化如何影响这种循环的关键。”

机载测量的新用途
霓虹灯的影响不止于土壤顶部。在离地面较高的地方，机载观测平台（AOP）是安装在轻型飞机上的地球观测仪器的协同集合，在低空收集高分辨率遥感数据。这些测量使生态研究的新规模成为可能。
AOP的激光雷达系统绘制了一个地点的地形、树冠结构和覆盖范围，使研究人员能够创建详细的陆地表面3D地图，可以逐年进行比较。高分辨率RGB相机以每秒24帧的速度拍摄照片，这些照片可以组合起来提供该地点和周围地区的完整图像。由美国航天局喷气推进实验室设计和建造的成像光谱仪测量从地面反射的光能，从而可以研究树叶结构和植物生物多样性。
加拿大的研究人员利用AOP成像光谱仪的测量结果强调了霓虹灯数据的开放性，他们表明，“植物物种组成和多样性的变化可以通过β多样性尺度——空间飞行任务的空间尺度——的成像光谱仪在陆地生态系统中进行有效和可靠的评估，为行星层面的近实时生物多样性监测铺平了道路。”
国家科学基金会环境生物学部主任艾伦•摩尔说：“利用局部、区域或全球范围内的光进行远程成像，具有了解植物如何实时应对环境变化的巨大潜力。”

改变生态的面貌
除了推进科学，NEON还增加了STEM领域的多样性。教师和教育工作者可以使用NEON数据和代码包向那些可能没有与这些领域互动过的学生教授生态学和计算机科学，包括城市地区、资源不足的学校和来自STEM代表性不足背景的学生。
除了有机地吸收霓虹资源来吸引不同的社区之外，霓虹还开展了一个大使计划，旨在增强和联系一群研究人员和教育工作者，他们增加了霓虹对多样性的参与。