Využití mobilních sítí pro měření srážek
Přesné a včasné informace o srážkách jsou nezbytné pro vodohospodáře, kterým mimo jiné umožňují vydat účinné varování před povodněmi a zmírnit jejich následky, neobejde se bez nich zemědělství, výzkum klimatu ale i vlastní předpovídání počasí. Jenže mnohé oblasti na světě nemají tak hustou síť měřících srážkoměrných stanic jako my v Česku, jinde zase dochází z důvodů krátkodobých úspor k rušení těchto stanic, a tak informací o srážkách je mnohde málo. Tuto nepříznivou situaci by mohlo do jisté míry zmírnit využití komerčních mobilních sítí využívaných po celém světě.
Jde přitom o využití jednoduché myšlenky. Jak profesionálové v telekomunikacích vědí, kapky vody ve vzduchu snižují intenzitu přenášeného radiového signálu mezi dvěma anténami (a ve finále důsledky tohoto pociťují například i diváci televize). Důvody jsou dva. Jedním je pohlcení části energie nesené vlnami, druhým je pak jejich odchýlení na kapičkách od původního směru. To znamená, že pokud signál mezi dvěma anténami prochází srážkami, jeho intenzita se snižuje. Tuto záležitost pečlivě monitorují pracovníci mobilních telekomunikačních zařízení, kteří sledují a vyhodnocují tyto problémy v šíření signálu, aby v každém čase zajistili jeho dobrý příjem pro všechny uživatele.
Obr. 1: Vrcholek věže s vysílacím zařízením pro mobilní sítě
Velikost útlumu signálu mezi dvěma anténami tedy odpovídá průměrnému množství srážek mezi nimi. Vezmeme-li v úvahu všechny vysílače, které se v dané oblasti vyskytují a všechna možná spojení mezi nimi, lze naměřené údaje matematicky podrobně analyzovat. Výsledkem je mapa srážek v daný čas v dané oblasti.
Obr. 2: Dešťové kapky tlumí intenzitu signálu mobilních sítí. Zeslabení je úměrné intenzitě srážek, zdroj: pnas.org
Možnosti měření srážek pomocí mobilních sítí se zkoumají už od poloviny minulého desetiletí. S prvními studiemi přišli izraelští, ale i britští vědci. Výhodou této metody je přitom fakt, že se vlastně využije už instalovaných zařízení, u kterých se pouze rozšíří využití naměřených dat – tedy v podstatě jde o velmi levnou záležitost.
Metoda byla testována třeba i v nedalekém Nizozemí, kde vědci analyzovali data z 2400 vysílačů a porovnali je s radarovými a srážkoměry naměřenými hodnotami. Zjistili poměrně dobrou shodu – pomocí mobilních sítí se dá dobře monitorovat déšť a to jak jeho intenzita, tak i postup jednotlivých přeháněk (viz obr 3).
Obr. 3: Srovnání srážek změřených pomocí mobilních vysílačů (vlevo) a radary a srážkoměry naměřenými daty, zdroj: pnas.org
Zatímco v podmínkách střední Evropy s relativně hustou sítí srážkoměrů tato metoda ale nepředstavuje až kvalitativní přínos, v oblastech chudých na pozorování srážek může být velmi užitečná – typickým příkladem jsou africké země. Ostatně tam vznikl zajímavý projekt „Rain Cell Africa“, v jehož rámci vědci zkoumali srážky v Burkině Faso. Úspěch detekce srážek byla až 95 procent.
Dodejme, že výhodou této metody je i fakt, že mobilním signálem je pokryto 90 procent celosvětové populace. Základním předpokladem úspěchu a rozvoje této metody je ale bezplatné poskytování dat mobilních operátorů meteorologům a to v reálném čase a bez dalších omezení nebo (třeba finančních) požadavků.
Jde přitom o využití jednoduché myšlenky. Jak profesionálové v telekomunikacích vědí, kapky vody ve vzduchu snižují intenzitu přenášeného radiového signálu mezi dvěma anténami (a ve finále důsledky tohoto pociťují například i diváci televize). Důvody jsou dva. Jedním je pohlcení části energie nesené vlnami, druhým je pak jejich odchýlení na kapičkách od původního směru. To znamená, že pokud signál mezi dvěma anténami prochází srážkami, jeho intenzita se snižuje. Tuto záležitost pečlivě monitorují pracovníci mobilních telekomunikačních zařízení, kteří sledují a vyhodnocují tyto problémy v šíření signálu, aby v každém čase zajistili jeho dobrý příjem pro všechny uživatele.
Obr. 1: Vrcholek věže s vysílacím zařízením pro mobilní sítě
Velikost útlumu signálu mezi dvěma anténami tedy odpovídá průměrnému množství srážek mezi nimi. Vezmeme-li v úvahu všechny vysílače, které se v dané oblasti vyskytují a všechna možná spojení mezi nimi, lze naměřené údaje matematicky podrobně analyzovat. Výsledkem je mapa srážek v daný čas v dané oblasti.
Obr. 2: Dešťové kapky tlumí intenzitu signálu mobilních sítí. Zeslabení je úměrné intenzitě srážek, zdroj: pnas.org
Možnosti měření srážek pomocí mobilních sítí se zkoumají už od poloviny minulého desetiletí. S prvními studiemi přišli izraelští, ale i britští vědci. Výhodou této metody je přitom fakt, že se vlastně využije už instalovaných zařízení, u kterých se pouze rozšíří využití naměřených dat – tedy v podstatě jde o velmi levnou záležitost.
Metoda byla testována třeba i v nedalekém Nizozemí, kde vědci analyzovali data z 2400 vysílačů a porovnali je s radarovými a srážkoměry naměřenými hodnotami. Zjistili poměrně dobrou shodu – pomocí mobilních sítí se dá dobře monitorovat déšť a to jak jeho intenzita, tak i postup jednotlivých přeháněk (viz obr 3).
Obr. 3: Srovnání srážek změřených pomocí mobilních vysílačů (vlevo) a radary a srážkoměry naměřenými daty, zdroj: pnas.org
Zatímco v podmínkách střední Evropy s relativně hustou sítí srážkoměrů tato metoda ale nepředstavuje až kvalitativní přínos, v oblastech chudých na pozorování srážek může být velmi užitečná – typickým příkladem jsou africké země. Ostatně tam vznikl zajímavý projekt „Rain Cell Africa“, v jehož rámci vědci zkoumali srážky v Burkině Faso. Úspěch detekce srážek byla až 95 procent.
Dodejme, že výhodou této metody je i fakt, že mobilním signálem je pokryto 90 procent celosvětové populace. Základním předpokladem úspěchu a rozvoje této metody je ale bezplatné poskytování dat mobilních operátorů meteorologům a to v reálném čase a bez dalších omezení nebo (třeba finančních) požadavků.
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
