נתוני קדם-תייבשה מהווים את עמוד השדרה של החלטות קריטיות בניהול משאבי מים, תכנון חקלאי והפחתה באסון של מדינות מתפתחות, שבו קיימות אקלים פנויות לעתים קרובות פוגעת קשות ביותר פערי נתונים הם רחבים ביותר, מידע מדויק של גשם יכול להיות ההבדל בין תגובה יעילה לבצורת לבין יבול קטסטרופלי, בין אזהרות מצפות בזמן ואובדן בלתי-אפשרי של החיים.

מדדי גשם מסורתיים, בעוד שפשוט ויעילים, דורשים התבוננות אנושית קבועה, תחזוקה והגנה מפני גניבה או ונדליזם. תחנות מזג אוויר אוטומטיות דורשות חשמל אמין וחיבוריות אינטרנטיות.התוצאה היא גירעון נתונים מתמשך: מדינות מתפתחות רבות יש תנודות בתחנה הרבה מתחת להמלצות המינימום של ארגון המטאורולוגי העולמי, מה שהופך אזורים עצומים ללא פגע ומודלים פחות מדויקים ממה שיש לבצע.

רשתות חיישן נמוך והשתתפות קהילתית

העלות הגבוהה של ציוד מטאורולוגי ברמה מקצועית היא מחסום עיקרי להרחבת רשתות התצפית במדינות מתפתחות. תחנות מזג אוויר אוטומטיות סטנדרטיות יכולות לעלות אלפי דולרים ליחידה, מה שמציב אותן מעבר לתקציבים של שירותים מטאורולוגיים לאומיים רבים וממשלות מקומיות.רשתות חיישן בעלות נמוכה מציעות אלטרנטיבה מעשית על ידי צמצום דרמטי של השקעות ומורכבות תפעולית.

עיצובים של Affordable Hardware and Open-Source

Innovators פיתחה מדפי גשם של טיפפינג-שטרות וכל תחנות מזג אוויר אחת באמצעות מרכיבים מחוץ ל-Shelf, חלקים מודפסים 3D ופלטפורמות אלקטרוניקה בקוד פתוח כמו Arduino. מכשירים אלה יכולים להיות מקובצים עבור חלק מהעלות של מקבילות מסחריות, לעתים קרובות בין 50 ל- 300 דולר ליחידה. בעוד הדיוק המוחלט שלהם עשוי לא להתאים מכשירים מקצועיים זהירים, קלוריציה השוואתית ומחקרים הראו כי הם מספקים מטרות אמינות במיוחד עבור מחשבים בודדים.

מדע האזרח וה Stewardship המקומי

העלות הנמוכה והפשטות של חיישנים אלה הופכים אותם אידיאליים עבור תוכניות ניטור מבוססות קהילה.בתי ספר, קואופרטיבים של חקלאים, וארגונים מקומיים לא ממשלתיים יכולים לארח ולשמור חיישן עם הכשרה מינימלית.מודל בעלות מבוזרת זו פותרת את אחת הבעיות המתמשכות ביותר במטאורולוגיה מתפתחת-ארצית: תחזוקה בתחנה.כאשר טכנאי ממשלתי יחיד אחראי לעשרות תחנות על פני כבישים עניים, רבים נופלים לפירוק.

תוכניות כגון טטמב:0) Trans-African hydro-Meteorological Observatory (TAHMO)SMO)FLT:1 הוכיחו את הכוח של גישה זו. TAHMO פריסת תחנות מזג אוויר בעלות נמוכה בבתי ספר ברחבי אפריקה שמדרום לסהרה, שילוב נתונים לתוכניות חינוכיות תוך בניית רשת תצפית צפופה.

מוצרי חישה מרחוק ושיקום

באזורים שבהם תצפיות המבוססות על קרקע נותרו דלות, חישה מרחוק לווייני מספק את האמצעים המעשיים היחידים להשגת הערכות משקעים מרחביות מקיףות.משימות לוויין מודרניות לשאת מכשירים מתוחכמות שמפרות את שיעורי הגשמים מתכונות ענן, פליטות מיקרוגל פסיביות, וחוזרות מכ"ם, המציעות כיסוי כמעט גלובלי עם יותר ויותר פתרון עדין.

מוצרי ריצוף לוויין

כמה מוצרי משקעים מבוססי לווייני משמשים כיום במדינות מתפתחות.ה-FLT:0 אינטגרטיבית רב-סליט Retrievals עבור GPM (IMERG) אלגוריתם 1 LT: חלק ממשימה למדידת הריון גלובלית של נאס"א, מספק הערכות למחצה-שעה ברזולוציה מרחבית (התוצאה של 11 ק"מ ב equator).

מוצרים אלה שינו את היכולת של סוכנויות מתפתחות-ארציות לפקח על דפוסי הגשמים במשרה מלאה.משרדי החקלאות במזרח אפריקה משתמשים בנתונים של CHIRPS כדי לגרום למערכות התראה מוקדמות לבצורת. Flooding Centers בדרום אסיה ingest ImerG כדי להחדיר מודלים הידרולוגיים עבור אגן נהר גדול כי חוצה גבולות לאומיים.היתרונות העיקריים הם נגישים באופן חופשי, אין צורך בתשתיות קרקעיות כדי ליצור מידע פתוח (G) באמצעות כלי תקשורת פתוח (מקור)

מגבלות ודרישות אימות

הערכות גשם לוויין אינן חסרות פגמים.דיוקן שלהן משתנה באופן משמעותי על ידי האזור, העונה, וטיפוס המשקעים ההרריים, גשם אוגרפיים הוא קשה לשמצה עבור לווינים לזהות. גשם אור וייבוש לעתים קרובות מפספסים, בעוד סופות קונוטטיביות כבדות יכולות להיות מזלזלות או מגזמות בהתאם לתזמון העודף של החיישן.

זהו המקום שבו אפילו רשת של תחנות קרקעיות הופכת קריטית.האסטרטגיות היעילות ביותר מצמדות נתונים לווייניים עם תחנות התייחסות ממוקמות אסטרטגית, באמצעות טכניקות סטטיסטיות לתיקון שגיאות שיטתיות.ארגונים כמו המכון למחקר בינלאומי לאקלים וחברה (IRI)Building 1 באוניברסיטת קולומביה פיתחו מסגרות למיזוג לוויין ונתוני תחנה למוצרים המתאימים להקשרים מסוימים של קבלת החלטות, והכרה כי אין מקור נתונים מספיק משלו.

Mobile Phone and Crowdsourced Data Collection

חדירה כמעט-universal של טלפונים סלולריים, אפילו בקהילות בעלות הכנסה נמוכה וכפריות, יצרה תשתית איסוף נתונים בלתי צפויה, בעוד טלפונים סלולריים לא נועדו להתבוננות מטאורית, יכולות השוויון והתקשורת שלהם הופכות אותם לכלים חזקים לאבחון תצפיות מזג אוויר אנושי ולעברת נתונים מחיישנים זולים.

דיווח SMS ו- App- Based Observation

מערכות מבוססות טקסט פשוטות מאפשרות לחקלאים, לכופריסטים ולחברי קהילה אחרים לדווח האם ירד גשם במקום שלהם, עוצמתו המשוערת והתזמון שלהם, כאשר הן מצטברות בין מאות או אלפי כתבים, מספקות מידע חשוב על חלוקת המרחב של אירועי גשם כמו ה-FLT:0Meteorological Service of קניה (MET)LTFREDIRSTIQ, אשר פיתחו באופן אוטומטי פיילוטים באמצעות תקנים סטנדרטיים של נתונים סטנדרטיים.

יישומים חכמים לוקחים את הרעיון הזה עוד יותר, המאפשר למשתמשים לשלוח תמונות משודרגות GPS של מדפי גשם, להגיש קריאה מספרית ממדדי פלסטיק פשוטים, או אפילו להקליט קוראי חיישן קלים המעידים באופן עקיף על כיסוי ענן.ה-FLT:0Rainfall ניטור על ידי SMS באוגנדה (RAIN-SMS)FLT:1) הראו כי נתונים מרשת של משקיף מתנדבים, כל אחד עם שבריר של 2, עם דיוק, עם מזערי של פחמן, יכול לייצר מזערי של פחמן, עם ירידה של פחמן, עם מולקולה של פחמן חד-שנית, עם ירידה של פחמן, עם ירידה של 2, עם ירידה של 2, לעומת 2, לעומת 2, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 דיוק, 000, 000, 000, 000, 000 דיוק, 000, 000, 000, 000, 000, 000.

בקרת איכות נתונים מבוססת

המבקרים של נקודת תצפית מקודמת המונים לפוטנציאל של דיווח לא עקבי, חיקוי מכוון ועייפות צופה. האתגרים האלה הם אמיתיים אך לא בלתי-אפשרי.פלטפורמות מימון המונים מודרניות משלבות בדיקות בקרת איכות אוטומטית, דוחות מענישים באופן משמעותי מתצפיות סמוכות או מעל סף הסתברות פיזית. אלגוריתמי למידת מכונות מאומן על נתונים של התחנה ההיסטורית יכולים לזהות דפוסים חשודים ולבקש אישורים של משקיפים.

הכוח של נתונים שמקורם המונים אינו להחליף רשתות רשמיות, אלא גם עם שגיאות רעש וטענות מזדמנות, צפיפות התצפיות של תצפיות יכולה לחשוף תבניות גשם מקומיות שרשתות תחנת ספאריות מפספסות לחלוטין.עבור יישומים כמו יועצים חקלאיים, שבו לדעת אם הגשם התחיל בעמק מסוים או לא יכול לקבוע המלצות, מרירות זו הופכת לגיונית.

ד"רונים וכלי אוויר בלתי מאוישים לאטמוספירה

כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs), הידועים בדרך כלל כרחפנים, מציעים פלטפורמה ניידת וגמישה לאיסוף נתונים אטמוספריים במקומות שקשה או מסוכן לגשת אליהם, בעוד שעדיין מדובר בטכנולוגיה מתפתחת עבור מטאורולוגיה מבצעית במדינות מתפתחות, יישומים מוקדמים מפגינים הבטחה משמעותית למקרים ספציפיים לשימוש.

תצפיות דומות ו-Boundary Layer

בלונים מזג אוויר מספקים פרופילים אנכיים של טמפרטורה, לחות ולחץ, אבל שיגורם דורש אנשי צוות מאומן, ציוד מיוחד, ואספקה שניתן יהיה לחדש את זה. קבוע ורחפנים רב-רוברוטור מצוידים עם חיישנים קומפקטיים יכול לעוף פרופילים על פני האווירה התחתונה, איסוף נתונים על יציבות אטמוספרית, לחות, ודפוסי רוח כי ההשפעה של סוללות אלה יכול להיות ממוקדים על אירועים מזג אוויריים או זמניים ספציפיים.

באזורים בהם סערות מקבילות מתפתחות במהירות וללא תקדים, תצפיות המבוססות על המל"טים יכולות לשפר את הנתונים המבשרים הזמינים לתחזיות.האוניברסיטה של צוות המל"טים של קייפטאון:0) של קייפ טאון 1 קיימו קמפיינים בשטח בדרום אפריקה ובבוצואנה, תוך שימוש ברחפנים כדי מדגם שכבת הגבול האטמוספרי לפני התפתחות סופת הרעמים, ומספקים נתונים שכיום משולבים לתוך תחזיות תפעוליות.

אימות של לוויינים ומודל Outputs

משקעים לוויין סובלים מאי הוודאות הגדולה ביותר בשטח מורכב, אזורי חוף, וסביבות עירוניות שבהן תכונות פני השטח משתנות במהירות. ניתן לפרוס כדי לאסוף נתונים על בסיס-אמת באזורים מאתגרים אלה, טרנזיטים מעופפות המדגם על פני ⁇ של עניין. נתונים אימות זה עוזר מפתחי אלגוריתם לווייני לזהות ולתקן הטיה ספציפית לסביבות אלה, שיפור הדיוק של מוצרים המשמשים בכל האזורים.

הקיימות התפעולית של תוכניות מזל"טים במדינות מתפתחות נותרה דאגה.זמן חיי הסוללה מגביל את משך הטיסה, תקנות מגבילות את פעולות מעבר לטווח הראייה של מדינות רבות, וטייסים מיומנים הם בקושי.עם זאת, התקדמות מהירה של טכנולוגיית המל"טים ואת העלות הנפילה של פלטפורמות מסוגלות מציעות כי מחסומים אלה יפחתו עם הזמן.עבור עכשיו, מזל"טים נתפסים כמכשיר מיוחד עבור קמפיינים ממוקדים שדה מחקר ולא תחליף רחב יותר לאסטרטגיות איסוף נתונים.

מערכות אבטחת מידע משולבות וסיוע החלטות

חדשנות בטכנולוגיות איסוף נתונים היא המשפיעה ביותר כאשר הן ממוזגות עם מערכות חזקות לניהול, ניתוח, ופירוק המידע המתקבל.פיתוח מדינות הן יותר ויותר אימוץ טכניקות של הטמעת נתונים המשלבות תצפיות ממקורות מרובים - סלאלטים, תחנות, מיקור המונים, מל"טים - בתמונה קוהרנטית של משקעים נוכחיים וחיזוי.

התפקיד של שירותים מטאורולוגיים ו הידרולוגיים

שירותים מטאורולוגיים הידרולוגיים (NMHS) במדינות מתפתחות מסוכנויות תצפית בלבד למרכזי אינטגרציה נתונים.עם תמיכה טכנית מארגונים כמו FLT:0World Meteorological Organization (WMO)FLT:1 ומרכזי אקלים אזוריים, NMHS רבים מיושמים מערכות ניהול נתונים המשקיפות ממקורות מגוונים, ליישם בקרת איכות, ומייצרים מוצרים מותאמים לחקלאות, מקורות אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה, אסונות.

המכון המטאורולוגי האתיופי, למשל, פיתח פלטפורמה המשלבת נתונים מרשת התחנה המקובלת שלה, משקעים לווייניים של CHIRPS ו- IMERG, ודיווחים מרשת של משקיפי החוואיים.הנתונים המשולבים האלה משמשים לייצור סיכומים יומיים וחודשיים, תחזיות עונתיות, ואזהרות מוקדמות לבצורת ואירועים מבול המופץ באמצעות משרדי ממשלה ותחנות רדיו קהילתיות.

בנייה ומימון בר קיימא

טכנולוגיה לבדה לא יכולה לפתור את אתגר הנתונים של משקעים.התקדמות בר קיימא דורשת השקעה ביכולת האנושית - אימון מטאולוגים, התיולוגים וטכנאים בניהול נתונים, בקרת איכות ומעורבות של משתמשים.זה דורש גם מודלים של מימון מתמשך מעבר לטווח קצר מחזורי פרויקטים.מנגנוני מימון חדשניות, כגון אג"ח עמידת אקלים ומימון מבוסס ביצועים הקשורים למתן נתונים, הם נחקרים כדי לספק תמיכה לטווח ארוך הדורשת להישאר רשתות הפעלה.

השותפות בין ממשלות, ארגונים בינלאומיים לפיתוח, מוסדות אקדמיים, וספקי טכנולוגיה במגזר הפרטי הוכיחו את חיוניותם לבניית מערכות אלה.ה-FLT:0 Global Framework for Climate Services (GFCS)evolveFLT:1, מתואמת על ידי WMO, מספק מבנה לשותפויות אלה, תוך הדגשת שיתוף הפעולה של מידע האקלים עם משתמשי הקצה כדי להבטיח כי מאמצי איסוף נתונים לטפל בצרכים של קבלת החלטות אמיתיות.

מבט קדימה: נוחות וחוסנות

אסטרטגיות איסוף הנתונים היעילות ביותר במדינות מתפתחות יתבססו יותר ויותר על התכנסות: שילוב חיישנים קרקעיים זולים, הערכות לוויין, רשתות טלפון סלולרי ותצפיות מזל"טים למערכת תצפית חלקה בקנה מידה רב.לא טכנולוגיה אחת מספקת תמונה מלאה, אבל יחד הם יכולים לספק את הכיסוי המרחבי, תדירות זמנית, דיוק כי ניהול משאבים יעילים ואסון מוכן דורש.

חוסן הוא הממד הקריטי השני.רשתות תצפית תלויות במקור כוח יחיד, מסלול תקשורת או אלוף מוסדי פגיעים לכישלון. רשתות מושרשות, קהילתיות עם מספר זרמי נתונים מחוסנים, נוטים יותר לשרוד קיצוצים בתקציבים, כשלים בציוד וחוסר יציבות פוליטית.החידושים המתוארים כאן חולקים חוט משותף של חלוקת אחריות איסוף נתונים - חיישנים, על פני טכנולוגיות, על פני אנשים בעלי יכולת גבוהה יותר, אך גם לא רק נמוכה יותר.

עבור מיליוני חקלאים קטנים, מנהלי מים עירוניים, ומטפלים אסון התלויים במידע משקעים אמין, חידושים אלה אינם אקדמיים.הם משפיעים ישירות על פרנסות, על אבטחת המזון ועל הבטיחות.הפיתוח המתמשך והפריסה של טכנולוגיות איסוף נתונים מתאימות, בר קיימא במדינות מתפתחות מייצגים את אחת ההשקעות הגבוהות ביותר של הקהילה המטאורולוגית העולמית יכולה לעשות בהסתגלות אקלים וגמישות.