Le proiezioni della mappa sono metodi matematici che traducono la superficie tridimensionale della Terra su un piano bidimensionale. Poiché la Terra è uno speroide, ogni mappa piana introduce una qualche forma di distorsione, sia in area, forma, distanza o direzione. Questa distorsione intrinseca colpisce direttamente come visualizziamo e interpretiamo le zone climatiche globali, che sono definite da temperatura, precipitazioni e modelli di vegetazione.

Il classico sistema di classificazione del clima Köppen, ad esempio, delinea zone basate su temperatura e precipitazioni mensili.Quando tracciate su una mappa di Mercator, le zone temperate e continentali dell'emisfero settentrionale appaiono allungate e compresse in modi che oscurano i loro veri confini latitudinali.

La scienza delle proiezioni della mappa

Tutte le proiezioni della mappa cadono in tre principali famiglie geometriche: cilindriche, coniche e azimuthal (o planari). Ogni famiglia ha i suoi punti di forza e di debolezza, e la scelta dipende dalla regione di interesse e dalle proprietà che il mappatore desidera preservare.

Proiezioni cilindriche

Le proiezioni cilindriche sono create avvolgendo un cilindro intorno alla Terra (solitamente tangenti all'equatore) e proiettando il globo su di esso. L'esempio più famoso è la proiezione del Mercator, sviluppata da Gerardus Mercator nel 1569.

Altre proiezioni cilindriche includono l'Equirectangular (Plate Carrée), che è semplice ma distorta sia la forma che l'area, e la proiezione Gall-Peters, che è uguale area ma distorta forma severamente. La mappa Gall-Peters mostra zone climatiche totali nella loro dimensione proporzionale corretta: la foresta amazzonica e il deserto del Sahara sono raffigurati a vera scala, ma il costo è di estrema compressione di estrema

Proiezioni coniche

Le proiezioni coniche sono formate mettendo un cono sulla Terra (spesso tangente lungo una linea parallela o standard), che è più adatto per le regioni di mezza altezza, come gli Stati Uniti, l'Europa e gran parte dell'Asia. La proiezione conforme di Lambert preserva la forma bene all'interno dei paralleli standard, rendendola popolare per le carte aeronautiche e le mappe climatiche regionali.

Proiezioni Azimuthal (Planar)

Le proiezioni azimutali proiettano il globo su un piano tangente in un unico punto. Spesso sono utilizzate per le mappe polari perché mostrano la vera direzione dal punto centrale e la minima distorsione vicino al punto di tangenza. La proiezione di Lambert Azimuthal Equal-Area è eccellente per visualizzare le zone climatiche artiche e antartiche senza l'esagerazione spaziale massiccia vista nelle proiezioni cilindriche.

Distorsione e i suoi effetti sulla visualizzazione delle zone climatiche

Le zone climatiche sono definite dalle coordinate geografiche (ludicità e longitudine) e dai confini fisici come le catene montuose e le correnti oceaniche. La distorsione della mappa può alterare la forma percepita, la dimensione e la connettività di queste zone. Le distorsioni più critiche per gli studi climatici sono distorsioni di area e di distorsione della forma, anche se la distanza e la direzione sono importanti per l'analisi dei cicli di circolazione atmosferica.

Il Mercator Fallacy e le zone climatiche polari

Poiché la proiezione del Mercator infiamma le regioni polari, la tundra artica e la calotta del ghiaccio antartico sembrano coprire una percentuale molto più grande della superficie terrestre di quanto non facciano in realtà. Ciò può portare alla cattiva concezione che i climi polari dominano il pianeta. In realtà, le regioni tropicali e subtropicali coprono circa il 40% della superficie terrestre, mentre le zone polari rappresentano solo circa il 10%.

Proiezioni di Pari-Area: Una dimensione del Truer ma forme distorte

Le zone di montagna sono molto diverse, come il Mollweide, la Goode Homolosine e l'Eckert IV, risolvono il problema della distorsione dell'area. In queste proiezioni, un centimetro quadrato in qualsiasi punto della mappa rappresenta la stessa area terrestre.

Robinson e Winkel Tripel: Compromise Projections

Le proiezioni di compromesso, come il Robinson e Winkel Tripel, cercano di bilanciare tutti i tipi di distorsione senza eccellere in nessuno dei due. La proiezione di Robinson è stata progettata da Arthur H. Robinson nel 1963 per creare una mappa visivamente piacevole del mondo.

Implicazioni pratiche per la ricerca e l'educazione sul clima

La scelta della proiezione della mappa non è solo una preoccupazione accademica; ha conseguenze reali per la politica del clima, la pianificazione dei disastri e la comunicazione scientifica.

Modello Climatico Produzione e Analisi dei Dati

I modelli climatici globali (GCM) operano su una griglia tridimensionale della Terra. Quando i ricercatori visualizzano l'output del modello, come anomalie della temperatura o estremi delle precipitazioni, devono proiettare i dati su una mappa piana. La scelta della proiezione può influenzare le magnitudine delle medie spaziali e l'identificazione delle tendenze.

Comunicazione e politica pubblica

Le mappe dei sistemi di monitoraggio dei sistemi di monitoraggio e di valutazione dei dati, che possono essere utilizzate in modo esplicito e preciso, possono essere utilizzate in modo da consentire ai media di utilizzare le proiezioni familiari Mercator o Web Mercator senza riconoscere le loro distorsioni.

Materiali didattici e didattica di classe

Uno studio del 2019 ha scoperto che oltre il 60% delle mappe mondiali nei libri di testo delle scuole medie americane ha usato la proiezione del Mercator, portando gli studenti a sopravvalutare selvaggiamente le dimensioni dell'Europa e del Nord America rispetto all'Africa e al Sud America. Quando le zone climatiche sono introdotte in tali libri di testo, gli studenti sviluppano mappe mentali difettose.

Scegliere la giusta proiezione per gli studi climatici

La selezione di una proiezione appropriata dipende dagli obiettivi di analisi, dalla portata geografica e dalle variabili climatiche di interesse, ma non esiste una soluzione a misura unica, ma le seguenti linee guida possono aiutare.

  • Studi globali sulle zone di zona climatica:[] Utilizzare una proiezione di pari area (ad esempio Mollweide, Goode Homolosine, o Eckert IV) per garantire la corretta dimensione relativa.
  • Studi regionali o continentali:[] Utilizzare una proiezione conica (Lambert Conformal Conic o Albers Equal-Area Conic) per ridurre al minimo la distorsione all'interno della regione di interesse. Per l'Europa, la Lambert Conformal Conic è standard; per gli Stati Uniti, la Albers Equal-Area Conic è ampiamente utilizzata dall'indagine geologica statunitense.
  • Ricerca climatica polivalente:[] Utilizzare una proiezione azimutale pari-area (Lambert Azimuthal Equal-Area) per rappresentare con precisione le dimensioni e la forma dei berretti di ghiaccio e della tundra. La proiezione stereografica è anche comune per la navigazione ma distorce l'area.
  • Visualizzazione per il pubblico:[] Utilizzare una proiezione di compromesso (Robinson o Winkel Tripel) per un aspetto equilibrato e familiare.Evita Mercator tranne che per la navigazione o quando il pubblico è previsto per capire i suoi limiti.
  • Mappe digitali interattive:[[ Web Mercator è quasi onnipresente a causa di vincoli tecnici (servizi di tipo, livelli di zoom).Quando si costruisce dashboard climatiche personalizzate, si consideri l'utilizzo di un servizio di piastrella che supporta le proiezioni alternative, o sovrapporre i dati climatici su una mappa di base di pari area utilizzando le moderne librerie GIS.

In tutti i casi, è buona pratica includere una barra di scala, una griglia di latitudini e longitudini, e una nota sulla proiezione utilizzata. Molti moderni sistemi di informazione geografica (GIS) consentono agli utenti di riprogettare i dati sul volo, in modo che i ricercatori possano sperimentare con più proiezioni per controllare i manufatti.

Oltre la mappa: Consapevolezza della proiezione in un mondo Data-Driven

I dati climatici diventano sempre più accessibili attraverso strumenti web-based e globi interattivi, la proiezione della mappa sottostante continua a plasmare come comprendiamo i modelli globali. I globi virtuali come Google Earth forniscono una visione tridimensionale che evita molti problemi di proiezione, ma le mappe statiche rimangono pervasive nei rapporti, negli articoli e nelle presentazioni.

La conversazione si estende oltre le zone climatiche a qualsiasi fenomeno distribuito in spazi, densità di popolazione, biodiversità, distribuzione delle risorse, le stesse distorsioni che hanno sbagliato a rappresentare l'Artico influiscono anche sulla nostra percezione della deforestazione nell'Amazzonia o sulla diffusione della desertificazione nell'Africa subsahariana.