Introduction
Introduction au manuel en ligne 3D-PAWS
Qu'est-ce que 3D-PAWS ?
3D-PAWS (Station météorologique automatique imprimée en 3D) est une initiative internationale qui permet la construction locale de stations météorologiques fiables et peu coûteuses en utilisant l'impression 3D et des capteurs commercialement disponibles. Développée par la University Corporation for Atmospheric Research (UCAR) et le bureau des activités internationales du U.S. National Weather Service (NWS IAO), avec le soutien du département d'État des États-Unis, 3D-PAWS répond aux défis liés au manque d'observations météorologiques dans les régions éloignées, rurales et mal desservies.
Objectifs de l'initiative 3D-PAWS :
Accroître les observations météorologiques et climatiques :
Augmenter la densité de la surveillance météorologique et environnementale de surface dans les régions rurales, éloignées et mal desservies en permettant la construction et le déploiement locaux de stations météorologiques fiables et peu coûteuses
Réduire les risques liés au temps :
Fournir des données météorologiques et hydrométéorologiques opportunes et précises pour soutenir les systèmes d'alerte précoce, le soutien décisionnel régional et la réduction des risques de catastrophe, en particulier dans les zones vulnérables aux événements météorologiques extrêmes tels que les inondations, les sécheresses et les tempêtes
Autonomiser les communautés locales et renforcer les capacités :
Faciliter la propriété locale, l'assemblage et la maintenance des réseaux d'observation, permettant aux communautés, écoles et agences de gérer durablement leur propre infrastructure de collecte de données
Promouvoir l'accès ouvert et l'innovation :
Publier des conceptions robustes, de la documentation et des logiciels en open source pour encourager une adoption, une adaptation et une innovation larges dans la détection environnementale et la collecte de données
Aperçu du système
Une station météorologique de surface 3D-PAWS peut être fabriquée en environ une semaine, pour un coût de seulement 300 à 500 $, en utilisant des matériaux locaux, la technologie de microsenseurs, des microcontrôleurs ou des ordinateurs monocartes à faible coût, et une imprimante 3D. Les capteurs 3D-PAWS mesurent actuellement la pression, la température, l'humidité relative, la vitesse du vent, la direction du vent, les précipitations et la lumière visible/infrarouge/UV. Diverses options sont disponibles pour l'acquisition des données, le traitement des données et les communications, y compris des systèmes basés sur Arduino et Raspberry Pi.
Avantages d'un système 3D-PAWS peu coûteux :
Utilise des capteurs peu coûteux et fiables
Peut être assemblé localement dans les services météorologiques ou d'autres agences locales
Les composants mécaniques peuvent être « ré-imprimés » lorsque les systèmes tombent en panne
Les agences locales prennent en charge la construction et la maintenance des réseaux d'observation
Évaluation des capteurs
3D-PAWS est évalué sur le site de terrain Marshall du NCAR à Boulder (CO), à l'installation d'essai NOAA à Sterling (VA), et à des emplacements internationaux sélectionnés. Le site de Boulder offre des conditions d'échantillonnage en milieu semi-aride d'altitude élevée avec des températures inférieures au point de congélation et des précipitations gelées (ces dernières ne sont pas mesurées). Le site NOAA fournit un échantillonnage pour un climat plus tempéré et humide près du niveau de la mer. Les sites internationaux 3D-PAWS permettent d'évaluer les performances des capteurs dans une variété de régimes climatiques tropicaux et subtropicaux.
Réseaux pilotes de stations
Des systèmes 3D-PAWS ont été déployés aux États-Unis et dans plus de 17 autres pays à travers le monde. L'objectif principal aux États-Unis est l'essai et l'évaluation. Les deux principales « success stories » se trouvent au Kenya et à la Barbade : au Kenya, les stations sont colocées avec des écoles dans le cadre du programme Globe, tandis que le Service météorologique de la Barbade (BMS) a construit et installé plus de 80 stations sur l'île avec pour objectif d'atteindre finalement 100 sites.
Accès aux données
Les données en temps réel de 3D-PAWS sont disponibles sur les serveurs de données du projet CHORDS : http://3d-kenya.chordsrt.com (Kenya) et http://3d.chordsrt.com (pour les tests et l'évaluation). CHORDS (Cloud-Hosted Real-time Data Services for Geosciences) est une initiative EarthCube de la National Science Foundation (NSF) des États-Unis visant à fournir une plate-forme de partage de jeux de données géoscientifiques. Elle est soutenue et gérée par le Earth Observing Laboratory (EOL) du UCAR/National Center for Atmospheric Research (NCAR).
Avantages, impacts et utilisateurs finaux
Les observations 3D-PAWS peuvent être utilisées pour une variété d'applications hydrométéorologiques.
Exemples d'applications :
Prévision météorologique régionale. Les observations du réseau 3D-PAWS peuvent être assimilées dans des systèmes régionaux de prévision numérique du temps tels que le modèle Weather Research and Forecast (WRF : http://www.wrf-model.org) pour améliorer les prévisions météorologiques à méso-échelle.
Systèmes d'alerte précoce et d'aide à la décision régionale. La surveillance en temps réel des précipitations dans des bassins versants non jaugés ou faiblement jaugés peut alimenter des indications pour les crues éclair et des systèmes d'aide à la décision d'alerte précoce afin de soutenir la diffusion d'avertissements d'inondation.
Surveillance agricole. 3D-PAWS peut soutenir des outils de gestion des ressources en eau pour améliorer l'exploitation des réservoirs pour l'approvisionnement en eau douce et la production d'énergie hydroélectrique. D'autres applications incluent l'exploitation des systèmes d'irrigation (par ex. pivots centraux) et le suivi des cultures agricoles.
Surveillance de la santé. 3D-PAWS peut aider à surveiller les conditions conduisant à des épidémies de maladies telles que la méningite et le paludisme.
Informations de contact
Paul A. Kucera, Ph.D. UCAR/COMET P.O. Box 3000 Boulder, CO 80307 USA
+1. 303. 497. 2807 [email protected]
William Nicewonger UCAR/COMET P.O. Box 3000 Boulder, CO 80307 USA
+1. 303. 497. 2509 [email protected]
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