ประเทศกำลังพัฒนาหลายแห่งประสบปัญหาขาดเครื่องมือวัดปริมาณน้ำฝนที่เชื่อถือได้ เนื่องจากขาดเงินทุนและขาดแคลนอุปกรณ์เช่น มาตรวัดและเรดาร์ แม้ว่าประเทศต่าง ๆ จะมีการติดตั้งเครื่องมือตรวจสอบเหล่านี้ แต่ทั้งหมดก็มีข้อจำกัด มาตรวัดปริมาณน้ำฝนซึ่งเป็นเครื่องมือทางอุตุนิยมวิทยาที่รวบรวมหยดน้ำที่ตกลง มา เป็นเพียง การสังเกตการณ์ในท้องถิ่นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ความรุนแรงของปริมาณน้ำฝนอาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงจากที่หนึ่งไปยัง
อีกที่หนึ่ง แม้ว่าจะอยู่ห่างออกไปไม่ถึงสองสามร้อยเมตร ก็ตาม
ดาวเทียมสำรวจโลกยังสามารถประมาณปริมาณฝนได้อีกด้วย สิ่งเหล่านี้สร้างขึ้นจากอวกาศโดยใช้เซ็นเซอร์ระยะไกล อย่างไรก็ตาม ภาพเชิงพื้นที่มีความหยาบทำให้ยากต่อการวิเคราะห์การกระจายของฝนในพื้นที่เล็กๆ บนพื้นดิน ข้อจำกัดเหล่านี้ก่อให้เกิดปัญหาในการเฝ้าติดตามผลผลิตพืชผล เนื่องจากเกษตรกรรายย่อยจำนวนมากในประเทศกำลังพัฒนาต้องพึ่งพาการเกษตรแบบใช้น้ำฝน
การวัดปริมาณน้ำฝนที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเกษตรกร ตัวอย่างเช่น เพื่อป้องกันการให้น้ำมากเกินไป ซึ่งจะนำไปสู่การประหยัดน้ำและการใช้ปุ๋ยอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การวัดที่แม่นยำยังเป็นที่ต้องการสำหรับการประกันปริมาณน้ำฝนซึ่งเป็นทรัพยากรที่สำคัญในการลดความเสี่ยงสำหรับเกษตรกรในประเทศกำลังพัฒนา
ในการร่วมทุนวิจัย ของเรา เราใช้ลิงก์ไมโครเวฟเชิงพาณิชย์ ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อไร้สายระหว่างเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือจากสถานที่ต่างๆ ในโลก เป็นวิธีต้นทุนต่ำที่มีประสิทธิภาพในการประเมินปริมาณน้ำฝน นี่เป็นการเพิ่มการศึกษาก่อนหน้านี้ซึ่งแสดงให้เห็นเหมือนกัน
อย่างไรก็ตาม งานวิชาการส่วนใหญ่ที่ดำเนินการจนถึงตอนนี้ได้ดำเนินการในประเทศที่พัฒนาแล้วโดยเน้นไปที่การใช้งานอุตุนิยมวิทยาอุทกเป็นหลัก เช่น การทำนายน้ำท่วม
ความคิดริเริ่มของเรามุ่งเน้นไปที่การพัฒนาแนวทางนี้สำหรับความต้องการทางการเกษตรในประเทศกำลังพัฒนา ลิงค์ไมโครเวฟเชิงพาณิชย์คือการเชื่อมต่อไร้สายซึ่งถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือ ลิงก์เหล่านี้ถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวาง โดยผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือทั่วโลกอยู่สูงจากพื้นหลายสิบเมตร
ปริมาณน้ำฝนจะลดความแรงของสัญญาณวิทยุระหว่างเสารับ
และส่งสัญญาณ ด้วยเหตุนี้ เราจึงสามารถประมาณปริมาณน้ำฝนตามการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถกำหนดค่าระบบเพื่อให้สัญญาณระหว่างเสาสัญญาณถูกบันทึกในช่วงเวลาสั้นๆ เช่น ทุก ๆ 15 นาที สิ่งนี้ทำให้มีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบฝน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ชุมชนวิชาการและภาคเอกชนได้พยายามส่งเสริมการประยุกต์ใช้เทคนิคนี้ในประเทศกำลังพัฒนา อย่างไรก็ตาม ใน แง่ของสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ จนถึงขณะนี้มีงานวิจัยเพียงไม่กี่ชิ้นเท่านั้นที่ได้รับการตีพิมพ์
ตัวอย่างของการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ที่เป็นไปได้ของการเชื่อมโยงไมโครเวฟเชิงพาณิชย์ เหนือมาตรวัดปริมาณน้ำฝน เพื่อตรวจจับปริมาณน้ำฝนในแปลงเกษตร นี่คือไร่ชาใกล้เมืองเคริโค ทางตะวันตกของเคนยา
ประมาณการปริมาณน้ำฝนที่ได้มาจากลิงค์ต่างๆ นำมาเปรียบเทียบกับการวัดจากมาตรวัดปริมาณน้ำฝนที่อยู่ติดกัน ในขณะที่สังเกตความสัมพันธ์ที่น่าสนใจระหว่างการวัดแบบเชื่อมโยงและมาตรวัดปริมาณน้ำฝน วิธีการวัดปริมาณน้ำฝนพลาดตอนที่ฝนตกทั้งหมด แม้ว่ามาตรวัดจะแม่นยำกว่า แต่ก็ให้การสังเกตในท้องถิ่นเท่านั้น
สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่ามีศักยภาพสูงในการใช้การเชื่อมโยงไมโครเวฟในประเทศกำลังพัฒนา ซึ่งความสามารถในการตรวจสอบสภาพอากาศมักมีจำกัด
โซลูชันต้นทุนต่ำที่ยั่งยืน
มีการติดตั้งหอคอยหลายแห่งในพื้นที่ห่างไกล ซึ่งหมายความว่าการสังเกตการณ์สามารถเกิดขึ้นได้ในสถานที่ที่ยากต่อการเข้าถึงในอดีตหรือที่ไม่เคยวัดปริมาณน้ำฝนมาก่อน
นอกจากนี้ ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการยังต่ำเนื่องจากผู้ให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่หลายรายรวบรวมและบันทึกข้อมูลไว้อยู่แล้วตามคุณภาพของบริการ
เมื่อพิจารณาถึงความคล่องตัวและ ความง่ายในการติดตั้งเทคโนโลยีไร้สายภาคสนาม จำนวนรวมของลิงก์ที่ติดตั้งมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอฟริกา ดังนั้น วิธีการที่เสนอจึงคาดว่าจะใช้ได้และยั่งยืนในอนาคต
การเชื่อมโยงไมโครเวฟเชิงพาณิชย์ได้รับการออกแบบมาสำหรับความต้องการด้านการสื่อสาร ไม่ใช่การวัดปริมาณน้ำฝน ดังนั้นความไม่แน่นอนที่สำคัญในการวัดจึงเกิดขึ้น
ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่ชนบท เนื่องจากเสาเบากว่า ความยาวของลิงก์จะยาวกว่าในเขตเมือง ในทางเทคนิค ในสถานการณ์นี้ การเชื่อมโยงจะดำเนินการในความยาวคลื่นของลำแสงที่ไวต่อปริมาณน้ำฝนน้อยกว่า เนื่องจากความหนาแน่นของเครือข่ายลิงก์ที่ต่ำกว่าและความไวที่ต่ำกว่าของแต่ละลิงก์ ในกรณีนี้ การอ่านค่าจะแม่นยำน้อยลง
ดังนั้น แนวทางที่เหมาะสมคือการใช้เทคโนโลยีนี้เป็นส่วนเสริมของเครื่องมือที่มีอยู่ เช่น มาตรวัดปริมาณน้ำฝน เรดาร์ และดาวเทียม ดังที่กล่าวไว้ เมื่อพิจารณาจากหลายกรณีที่ไม่มีการตรวจสอบทรัพย์สินเลย ความสามารถในการให้ข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณน้ำฝนในพื้นที่โดยใช้เสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือยังคงเป็นสิ่งที่ประเมินค่ามิได้
