Att kunna övervaka nederbörd är viktigt för samhället på många olika sätt. Det kan till exempel handla om att ta fram underlag för planering av infrastruktur, analys av problem och katastrofer som orsakats av nederbörd, hydrologisk modellering, översvämningsprognoser och för att bedöma klimatvariationer och klimatförändringar. Kraftig nederbörd intensifieras redan till följd av den globala uppvärmningen och denna ökning förväntas fortsätta.
Tre sätt att mäta: regnmätare, radar och mikrovågslänkar
Övervakning av nederbörd är dock utmanande på grund av den extremt rumsliga och tidsberoende – spatiotemporala – variationen i nederbörd. Regnmätare vid meteorologiska väderstationer anses fortfarande vara det mest tillförlitliga verktyget samtidigt som väderradar har blivit en viktig teknik vid observation av nederbörd under de senaste decennierna.
Övervakning med hjälp av kommersiella mikrovågslänkar i telekommunikationsnätverk (Commercial Microwave Links – CML) växer nu fram som ett kraftfullt komplement till konventionella mätare och väderradar. Här ser SMHIs hydrologiska forskare en utmaning eftersom datan ofta endast är tillgänglig för mobilnätsoperatörer och de forskargrupper som företagen samarbetar med.
SMHI gör det enkelt att ta del av data
– En stor begränsning för forskning om CML i operativa mobiltelefonnät är svårigheten att komma åt datan. Nu vet vi att denna data kan användas till mer än vad den var tänkt för från början, nämligen även till att mäta regn! Med tanke på potentialen har vi jobbat hårt för att kunna dela denna data, och göra den tillgänglig för vidare forskning och tillämpning. På så sätt underlättar vi för fortsatt forskning och mikrovågsbaserad miljöövervakning, säger Jafet Andersson, forskningsledare vid SMHIs hydrologiska forskningsenhet.
Högupplösta data från Göteborg
I den vetenskapliga artikeln ”OpenMRG* – Öppna data från mikrovågslänkar, radar och mätare för nederbördskvantifiering i Göteborg”, som nyligen har publicerats i Earth System Science Data, presenterar SMHIs hydrologiska forskare en översikt över data, inklusive insamlingsmetoden, beskrivande statistik och en fallstudie av en intensiv regnskur.
– Med artikeln tillgängliggör vi en uppsättning CML-data som samlats in under ett pilotprojekt i Göteborg för både forskning och tillämpning. Datan består av sända och mottagna signalnivåer från ett operativt nätverk av 364 CML:er runt Göteborg under sommarmånaderna 2015. Data tillhandahålls med en hög tidsupplösning, tio sekunder, och med rätt koordinater. Tillsammans med data från konventionella meteorologiska stationer och väderradar blir dessa data unika, säger Jafet Andersson.
För att göra jämförande analyser och algoritmutveckling möjliga inkluderas även data från en uppsättning regnmätare, en meteorologisk station och väderradar.
Kan även användas för andra platser än Göteborg
– Vi hoppas att denna insats kommer att uppmuntra tvärvetenskaplig forskning inom olika närliggande områden, till exempel miljöövervakning, sensornätverk, big data-analys, maskininlärning och hydrometeorologiska prognoser, säger Jafet Andersson, som gärna vill se fler samarbeten med olika intressenter om användningen av data.
Även om datan gäller Göteborg kan den komma till nytta globalt. Genom att använda datan från Göteborg som bas går det att göra olika experiment för att utveckla och förbättra generella metoder som kan appliceras på andra platser.
Teknisk utveckling, till exempel informationsteknologi och digitalisering, medför ibland oväntade och oavsiktliga möjligheter till ytterligare fördelar. Nederbördsövervakning genom bearbetning av mikrovågsnätverkssignaler är ett exempel på en sådan möjlighet. Även om utvecklingen kvarstår när det gäller både datahantering och konverteringsalgoritmer, är steget till storskalig och utbredd operativ övervakning med CML relativt litet ur ett tekniskt perspektiv, eftersom infrastrukturen i stort sett redan är på plats.
Lyckade samarbeten är nyckeln till framgång
– Den största utmaningen är att göra det möjligt att få tillgång till CML-data. Nyckeln är att utveckla ömsesidigt fördelaktiga samarbeten som involverar nyckelaktörer, såsom mobilnätsoperatörer, CML-tillverkare, hydrometeorologiska myndigheter, kommuner och forskare. Det är vår förhoppning att nederbördsövervakning av CML-nätverk snart kommer att nå operativ implementering och därmed ge ett tydligt mervärde i ett hållbart och klimatsäkert samhälle, avslutar Jafet Andersson.
*) OpenMRG är en förkortning av Open Microwave links, Radar and Gauges (mätningar).
