وتشكل بيانات التهطال العمود الفقري للقرارات الحاسمة في إدارة موارد المياه والتخطيط الزراعي والحد من مخاطر الكوارث، وبالنسبة للبلدان النامية التي كثيرا ما يلحق فيها تقلب المناخ أشد الضرر، كما أن المعلومات المتعلقة بنقص البيانات أوسع نطاقا، يمكن أن تعني الفرق بين الاستجابة الفعالة للجفاف وفشل المحاصيل المأساوية، وبين الإنذار بالفيضانات في الوقت المناسب والخسائر التي يمكن الوقاية منها، ومع ذلك، كثيرا ما تفتقر هذه البلدان نفسها إلى شبكات محطات الطقس الكثيفة، ودعم الطاقة الموثوق بها، والتمويل المستدام.

إن قياسات الأمطار التقليدية، وإن كانت بسيطة وفعالة، تتطلب رصدا إنسانيا منتظما وصيانته وحمايته من السرقة أو التخريب، وتحتاج محطات الطقس الآلية إلى قدرة موثوقة على التواصل بين الكهرباء والإنترنت، مما يؤدي إلى استمرار العجز في البيانات: فثمة بلدان نامية كثيرة لديها كثافة أقل بكثير من التوصيات الدنيا للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية، مما يجعل المناطق الواسعة غير مرصدة ونماذج الطقس أقل دقة مما ينبغي، ومع ذلك، فإن الحاجة قد أدت إلى حدوث ثغرات في البيئة الابتكارية.

شبكات الاستشعار المنخفضة النشاط والمشاركة المجتمعية

إن ارتفاع تكلفة معدات الأرصاد الجوية من الدرجة الفنية يشكل عائقا رئيسيا أمام توسيع شبكات المراقبة في البلدان النامية، إذ يمكن أن تكلف محطات الطقس التلقائية الموحدة آلاف الدولارات لكل وحدة، مما يجعلها تتجاوز ميزانيات العديد من خدمات الأرصاد الجوية الوطنية والحكومات المحلية، وتوفر شبكات الاستشعار المنخفضة التكلفة بديلا عمليا عن طريق الحد بشكل كبير من الاستثمار المباشر والتعقيدات التشغيلية.

تصميمات مبرمجة ذات تكاليف باهظة ومفتوحة المصدر

وقد طور المبتكرون مقياساً للمطر المطلي على الدونات ومحطات طقسية واحدة تستخدم مكونات خارج الكشوف، وأجزاء مطبعة من 3D، ومنابر إلكترونية مفتوحة المصدر مثل أردينو، ويمكن تجميع هذه الأجهزة لجزء من تكلفة المكافئات التجارية، وكثيراً ما يتراوح بين 50 و300 دولار للوحدة، وفي حين أن دقتها المطلقة قد لا تضاهي الأدوات المهنية، وتوفر معايرة دقيقة، ودراسات مقارنة.

Citizen Science and Local Stewardship

إن انخفاض تكلفة هذه الأجهزة وبساطة هذه المجسات يجعلها مثالية لبرامج الرصد المجتمعية، والمدارس، وتعاونيات المزارعين، والمنظمات غير الحكومية المحلية يمكنها استضافة وصيانة جهاز استشعار ذي حد أدنى من التدريب، وهذا النموذج الموزع للملكية يحل إحدى أكثر المشاكل استمرارا في الأرصاد الجوية في البلدان النامية: صيانة المحطات، وعندما يكون فني حكومي واحد مسؤولا عن عشرات المحطات المتناثرة عبر الطرق الفقيرة، فإن الكثير منها يتحول إلى حافز.

وقد أظهرت برامج مثل Trans-African Hydro-Meteorological Observatory (TAHMO)) قوة هذا النهج، وتنشر المنظمة محطات جوية منخفضة التكلفة في المدارس في جميع أنحاء أفريقيا جنوب الصحراء، وتدمج البيانات في المناهج التعليمية، وتبني شبكة مراقبة مكثفة، ويعالج النموذج في الوقت نفسه جمع البيانات الجوية وبناء القدرات، مما يخلق جيلا من الطلاب المطلعين على أهمية.

ساتل الاستشعار عن بعد ومنتجات التحليل

وبالنسبة للمناطق التي تظل فيها عمليات المراقبة الأرضية متفرقة، يوفر الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل الوسيلة الوحيدة المجدية للحصول على تقديرات شاملة مكانيا للتنبؤات، وتحمل البعثات الساتلية الحديثة أدوات متطورة تستنتج عن معدلات سقوط الأمطار من الخواص السحابية، والانبعاثات السلبية للموجات الدقيقة، وعائدات الرادار، مما يوفر تغطية شبه عالمية مع زيادة دقة الحلول.

منتجات الأمطار الساتلية التشغيلية

(ج) تستخدم الآن عدة منتجات متسرعة مرتكزة على السواتل في البلدان النامية، وتقدم [مركبة الرصد الجوي] المتكاملة المتعددة المراحل (IMERG) ، جزءا من بعثة قياس المخاطر العالمية التابعة للرابطة، تقديرات نصف ساعة للتمهيد في موقع الاستبانة 11 درجة)

وقد حولت هذه المنتجات قدرة وكالات البلدان النامية على رصد أنماط هطول الأمطار في الوقت الحقيقي القريب، وتستخدم الوزارات الزراعية في شرق أفريقيا بيانات عن هذا النظام لإطلاق نظم الإنذار المبكر بالجفاف، وتحتاج مراكز التنبؤ بالفيضانات في جنوب آسيا إلى استهلال نماذج هيدرولوجية لأحواض الأنهار الكبيرة التي تعبر الحدود الوطنية، وتتمثل الميزة الرئيسية في إمكانية الوصول إلى هذه البيانات في توافرها بحرية، ولا تحتاج إلى أدوات جغرافية مفتوحة لتوليدها.

شروط التقادم والتقدير

إن تقديرات هطول الأمطار بواسطة السواتل ليست بدون عيوب، فدقتها تتباين تباينا كبيرا حسب المنطقة والموسم ونوع التهطال، وفي الأراضي الجبلية، يصعب بشكل ملحوظ اكتشاف سقوط الأمطار الأورامية، وكثيرا ما تضيع الأمطار الخفيفة والزلازل، في حين أن العواصف المتناقلة يمكن أن تقلل أو تُغلب تبعا لتوقيت الحساس المفرط.

وهذا هو المكان الذي تصبح فيه شبكة من المحطات الأرضية ذات شقين حرج، حيث تقترن الاستراتيجيات الأكثر فعالية ببيانات ساتلية مع محطات مرجعية ذات موقع استراتيجي، باستخدام التقنيات الإحصائية لتصحيح الأخطاء المنهجية، وقد وضعت منظمات مثل المعهد الدولي لبحوث المناخ والمجتمع في جامعة كولومبيا أطراً لتمزيق البيانات الساتلية والبيانات الثابتة في المنتجات التي تُستخدم في أمثل سياقات صنع القرار الخاصة بها، مع التسليم بأنه لا توجد بيانات كافية عن مصدر واحد.

Mobile Phone and Crowdsourced Data Collection

وقد أدى التغلغل شبه العالمي للهواتف النقالة، حتى في المجتمعات المحلية المنخفضة الدخل والريفية، إلى إنشاء بنية أساسية غير متوقعة لجمع البيانات، وفي حين أن الهواتف النقالة لم تكن مصممة لمراقبة الأرصاد الجوية، فإن قدراتها على الحيازة والاتصال تجعلها أدوات قوية لتجميع عمليات رصد الأحوال الجوية البشرية ولإحالة البيانات من أجهزة الاستشعار المنخفضة التكلفة.

الإبلاغ عن الرصد والإبلاغ عن الرصد استنادا إلى تطبيقات

وتتيح النظم البسيطة القائمة على النصوص للمزارعين والرعاة وغيرهم من أعضاء المجتمع المحلي الإبلاغ عما إذا كانت أمطر في موقعهم وكثافتها التقريبية والتوقيت، وتوفر هذه الملاحظات النوعية، عندما تجمع بين مئات أو آلاف الصحفيين، معلومات قيمة عن التوزيع المكاني لظواهر سقوط الأمطار، وتقوم منظمات مثل دائرة الاتصالات الجوية في كينيا (Mfall) بإرسال قواعد بيانات نموذجية (FLT:1]

وتأخذ التطبيقات السماعية هذا المفهوم أكثر، مما يمكّن المستعملين من إرسال صور ملصقة بمقياس الأمطار، وتقديم قراءات رقمية من مقاييس بلاستيكية بسيطة، أو حتى تسجيل قراءات لأجهزة الاستشعار الضوئي التي تشير بصورة غير مباشرة إلى الغطاء السحابي. وقد أظهر مشروع رصد سقوط الأمطار بواسطة نظام SMS في أوغندا [محطة بلاستيكية - SMS] ، بيانات عن وجود شبكة متطوعية مجهزة من 78

مراقبة جودة البيانات

وتشير حرجية المراقبة التي يحشدها الناس إلى إمكانية عدم الاتساق في الإبلاغ، والتمثيل المتعمد، وثقيلة المراقبين، وهذه التحديات حقيقية ولكنها غير قابلة للتجاوز، وتشتمل المنصات الحديثة للاستعانة بالحشد على ضوابط آلية لمراقبة الجودة، وتُعلّم التقارير التي تنحرف كثيرا عن الملاحظات القريبة أو تتجاوز الحدود القصوى المعقولة ماديا، ويمكن أن تحدد عناصر التعرف على هوية قادة التجمعات التي تم تدريبها على البرامج التاريخية، أنماطاً مريباً وطلباً من المراقبين.

ولا تكمن قوة البيانات التي يحشدها الناس في استبدال الشبكات الرسمية بل في استكمالها، وحتى مع الضوضاء والأخطاء العرضية، فإن الكثافة الضيقة في الملاحظات يمكن أن تكشف عن أنماط سقوط الأمطار المحلية التي تفتقدها شبكات محطات الفصل تماما، وبالنسبة للطلبات مثل الاستشارات الزراعية، حيث معرفة ما إذا كان المطر قد بدأ في وادي محدد أو لا يمكن أن يحدد توصيات الغرس، فإن هذا الحبيب هو التحول.

مركبات جوية غير مأهولة لأخذ العينات في الغلاف الجوي

وتوفر المركبات الجوية غير المأهولة، المعروفة عادة بالطائرات بدون طيار، منصة متنقلة ومرنة لجمع البيانات الجوية في المواقع التي يصعب الوصول إليها أو التي تنطوي على خطر، وفي حين أن التطبيقات المبكرة لا تزال تشكل تكنولوجيا ناشئة للأرصاد الجوية العملياتية في البلدان النامية، فإنها تبشر ببلوغ حالات استخدام محددة.

التصحيحات الفلكية والملاحظات المتعلقة بمراقبي الحدود

وتوفر البالونات الطفيفة وصفات عمودية من درجة الحرارة والرطوبة والضغط، ولكن إطلاقها يتطلب موظفين مدربين ومعدات متخصصة ولوازم استهلاكية باهظة الثمن لتجديدها، ويمكن أن تكون الطائرات المسيّرة ذات الأجنحة المتعددة والمجهزة بمجسات الأرصاد الجوية المدمجة مجهزة بمواصفات مصممة على التصفيات من خلال الجو الأدنى، وجمع البيانات عن استقرار الغلاف الجوي، وتدرجات الرطوبة، وأنماطام التي تؤثر على الرحلات الجوية

وفي المناطق التي تتطور فيها العواصف الملتوية بسرعة ولا يمكن التنبؤ بها، يمكن أن تحسن الملاحظات التي تستند إلى الطائرات بدون طيار البيانات المتعلقة بالسلائف المتاحة للتنبؤات، وقد قامت جامعة فريق كيب تاون للمركبات الجوية غير المأهولة بحملات ميدانية في جنوب أفريقيا وبوتسوانا، باستخدام الطائرات الآلية لفحص طبقة الحدود الجوية قبل تطوير أعمال الرعد المدمجة، حيث توفر بيانات عملية

تقييم النواتج الساتلية والنموذجية

وتعاني تقديرات التهطال بواسطة السواتل من أكبر قدر من عدم اليقين في التضاريس المعقدة والمناطق الساحلية والبيئات الحضرية التي تتفاوت فيها الخصائص السطحية بسرعة ويمكن نشر أجهزة دروبية لجمع بيانات عن الأرض في هذه المناطق الصعبة، وتطير عبر العينات عبر درجة الاهتمام، وتساعد هذه البيانات على تحديد وتصحيح التحيزات التي تخص هذه البيئات، وتحسين دقة المنتجات المستخدمة في جميع المناطق.

ولا تزال الاستدامة التشغيلية لبرامج الطائرات بدون طيار في البلدان النامية تشكل مصدر قلق، إذ أن الحد من مدة الرحلة، والأنظمة التي تقيد العمليات التي تتجاوز نطاق عمليات المراقبة البصرية في العديد من البلدان، والندرة في المشاريع التجريبية الماهرة، غير أن التقدم السريع في تكنولوجيا الطائرات بدون طيار وانخفاض تكلفة البرامج القادرة يشيران إلى أن هذه الحواجز ستتناقص بمرور الوقت، ومن الأفضل الآن أن ينظر إلى الطائرات بدون طيار على أنها أداة متخصصة للحملات الميدانية المستهدفة والتطبيقات البحثية بدلا من استبدال استراتيجيات أوسع نطاقا لجمع البيانات.

تكامل البيانات ونظم دعم القرارات

فالابتكارات في مجال تكنولوجيات جمع البيانات تكون أكثر تأثيرا عندما تقترن بنظم قوية لإدارة المعلومات الناتجة وتحليلها ونشرها، وتعتمد البلدان النامية على نحو متزايد تقنيات استيعاب البيانات التي تجمع بين الملاحظات من السواتل المتعددة المصادر والمحطات، والاستعانة بمصادر جماهيرية، والطائرات بدون طيار، في صورة متماسكة للتنبؤات الحالية.

دور الخدمات الوطنية للأرصاد الجوية والهيدرولوجية

وتتطور الخدمات الوطنية للأرصاد الجوية والهيدرولوجية في البلدان النامية من وكالات مراقبة بحتة إلى مراكز تكامل البيانات، وبدعم تقني من منظمات مثل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية ومراكز المناخ الإقليمية، يقوم العديد من هذه النظم بتنفيذ نظم لإدارة البيانات تبث الملاحظات من مصادر مختلفة، وتطبق مراقبة الجودة، وتولد منتجات مصممة خصيصاً.

وقد وضع المعهد الإثيوبي للأرصاد الجوية، على سبيل المثال، منصة تدمج البيانات المستمدة من شبكة محطاته التقليدية، وتقديرات سقوط الأمطار بواسطة السواتل من CHIRPS و IMERG، وتقارير من شبكة من مراقبي المزارع، وتستخدم هذه البيانات المتكاملة لإنتاج موجزات شهرية لمدة عشرة أيام، وموجزات موسمية، وتحذيرات مبكرة من الجفاف والفيضانات توزع عن طريق الوزارات الحكومية ومحطات الإذاعة المحلية.

بناء القدرات والتمويل المستدام

فالتكنولوجيا وحدها لا تستطيع حل التحدي الذي يواجهه بيانات التهطال، فالتقدم المستدام يتطلب الاستثمار في تدريب علماء النيازك والهيدرولوجيين والتقنيين على القدرات البشرية في مجال إدارة البيانات ومراقبة الجودة ومشاركة المستعملين، كما يتطلب نماذج تمويل مستمرة تتجاوز دورات المشاريع القصيرة الأجل، ويجري استكشاف آليات تمويل مبتكرة، مثل سندات القدرة على مواجهة المناخ والتمويل القائم على الأداء والمرتبط بتوفير البيانات، لتوفير الدعم الطويل الأجل الذي تحتاج إليه شبكات المراقبة لكي تظل عاملة.

وقد أثبتت الشراكات بين الحكومات والمنظمات الإنمائية الدولية والمؤسسات الأكاديمية ومقدمي تكنولوجيا القطاع الخاص أنها أساسية لبناء هذه النظم وصيانتها، كما أن الإطار العالمي لخدمات المناخ ، الذي تنسقه المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، يوفر هيكلا لهذه الشراكات، مع التأكيد على الإنتاج المشترك للمعلومات المناخية مع المستعملين النهائيين لضمان أن تلبي جهود جمع البيانات احتياجات حقيقية من صنع القرار.

النظر إلى الرأس: التقارب والارتقاء

وستعتمد أكثر استراتيجيات جمع البيانات المتسرعة فعالية في البلدان النامية على التقارب: إدماج أجهزة الاستشعار الأرضية المنخفضة التكلفة، والتقديرات الساتلية، وشبكات الهواتف المحمولة، ومراقبات الطائرات بدون طيار في نظام رصد متعدد المستويات لا توفر تكنولوجيا واحدة صورة كاملة، ولكن يمكنها معا أن توفر التغطية المكانية، والتواتر الزمني، والدقة التي تتطلبها إدارة الموارد المائية والتأهب للكوارث على نحو فعال.

والارتقاء هو البعد الحاسم الآخر، فشبكات المراقبة التي تعتمد على مصدر قوة واحد، أو طريق اتصال، أو بطل مؤسسي، معرضة للفشل، كما أن الشبكات التي تشقق وتجذر المجتمعات المحلية والتي تتدفق بيانات زائدة متعددة، من المرجح أن تنجو من تخفيضات الميزانية، وفشل المعدات، وعدم الاستقرار السياسي، كما أن الابتكارات التي يوصفها هنا تتقاسم خيطا مشتركا لتوزيع المسؤوليات عن جمع البيانات، غير المجهزة على نطاق أكثر من التكنولوجيات.

وبالنسبة لملايين صغار المزارعين ومديري المياه الحضريين ومستجيبي الكوارث الذين يعتمدون على معلومات موثوقة عن التهطال، فإن هذه الابتكارات ليست أكاديمية، بل تؤثر مباشرة على سبل كسب العيش والأمن الغذائي والسلامة، كما أن استمرار تطوير ونشر تكنولوجيات مناسبة ومستدامة لجمع البيانات في البلدان النامية يمثل أحد أعلى الاستثمارات الأثر التي يمكن أن يقوم بها المجتمع العالمي للأرصاد الجوية في مجال التكيف مع المناخ والقدرة على التكيف معه.