Mobiiliverkkojen linkit tuottavat sadekarttoja

Jopa 70 prosenttia Afrikassa kulutetusta ruoasta tuotetaan 33 miljoonalla pienellä maatilalla, joiden pääasiallinen vesilähde on sade.

Monilla kehittyvillä talouksilla ei kuitenkaan ole luotettavaa sademäärämittausta. Perinteiset sateenseurantatekniikat ovat kalliita, sääasemaverkko harva ja satelliittipohjaiset havainnot kattavat keskimäärin neliökilometrien laajuisia – ei ihan höydyllinen mittakaava viljelijöille, joiden tontti on vain muutama sata neliömetriä.

Tukiasematornista toiseen linkittyviin mikroaaltosignaaleihin vaikuttavat ilmakehän olosuhteet, kuten sumu, vesihöyry ja ennen kaikkea sade. Mittaamalla signaalien laadun muutoksia tornien välillä, hydrologit voivat laskea keskimääräisen sademäärän tornien välisellä linjalla.

Viime vuosikymmenen aikana tutkijat ovat kehitelleet algoritmeja kaupallisten mikroaaltolinkkien datan muuntamiseksi korkearesoluutioisiksi sadekartoiksi. Kehittyneillä alueilla Euroopassa ja Lähi-idässä tällaiset kartat voivat lisätä arvokasta tietoa perinteisiin sään ennustetyökaluihin.

Myös muualla nämä kartat voisivat täyttää tämän puutteen säätietojen keräämisessä. Tutkijat kehittävät parhaillaan vastaavia järjestelmiä sademäärien seuraamiseen kasvinviljelyä ja vakuutushinnoittelua varten Afrikan maaseudulla.

Useat yliopistot ovat tehneet erilaisia tutkimusohjelmia aiheen parissa asiantilan korjaamiseksi. Alustavat arvioinnit osoittivat, että kyseisen teknologian avulla voidaan tehdä mittauksia paikoissa, joihin on ollut vaikea päästä tai joissa sadetietoja ei kerätä rutiininomaisesti.

Ongelmana ovat hajautetut verkot ja operaattorien koordinaation puute. Lisäksi linkkien pituudet ovat yleensä pidempiä ja hajaantuneenpia maaseudulla kuin kaupungeissa, mikä lisää epävarmuutta.

Hydrologi Remko Uijlenhoet, Delftin teknillisestä yliopistosta huomauttaa, että 2D-sadekartan luominen linkkimittausten datasta on haastava pulma, joka vaatii geostatistisia tulkintatekniikoita. "Se ei ole vain interpolointiongelma", hän sanoo. Haaste on samanlainen kuin 3D-lääketieteellisen kuvan luominen 2D-röntgenkuvista.

Uudet menetelmät näiden ongelmien korjaamiseen käyttävät neuroverkkoja, jotka auttavat vähentämään vääriä positiivisia tuloksia lisäämättä väärien negatiivisten osuutta.

Viimeaikainen kehitys 5G-verkkojen käyttöönotossa tuo mukanaan uusia mahdollisuuksia ja haasteita ympäristön seurannassa. Nämä verkot, jotka toimivat suhteellisen korkeilla taajuuksilla (noin 70–90 GHz), ovat erittäin herkkiä sadepisaran koolle.

Tämä herkkyys tekee niistä hyviä kevyiden sateiden indikaattoreita ja soveltuvat siksi hyvin tarkkojen arvioiden tekemiseen vähäsateisten tapahtumien aikana, sanoo hydrologi Martin Fencl Tšekin teknisestä yliopistosta Prahasta. Silti nämä uudet yhteydet ovat vähemmän tärkeitä maanviljelijöille, koska niitä käytetään enimmäkseen kaupunkialueilla.