Использование стандартов данных в экологическом мониторинге: выводы на основе опыта Центральной Азии

by Eddie Crampton

Also available in English

Изменение климата и смягчение его последствий

Река Амударья берёт своё начало в горах Таджикистана и является самой длинной рекой Центральной Азии. К северу от неё Сырдарья течёт на запад из Кыргызстана к Аральскому морю. Вместе эти две реки обеспечивают до 90% речного стока региона.

Эти реки питаются за счёт сезонного таяния горных ледников. Однако сезонные циклы нарушаются глобальным потеплением, из-за того, что таяние начинается раньше обычного. Традиционно таяние ледников начинается в мае и продолжается в течение всего лета, обеспечивая устойчивое поступление пресной воды даже в засушливый сезон. Вода из ледников постепенно питает реки летом, когда количество осадков невелико, но если таяние начинается слишком рано в году, уровень воды в реках достигает пика уже весной. Это увеличивает риск наводнений из ледниковых озёр и оставляет меньше льда для таяния, необходимого в более жаркий и засушливый летний период, когда спрос на воду высок. Ниже по течению современные и построенные в советский период каналы обеспечивают население Узбекистана, Туркменистана и Казахстана. С приближением лета и повышением температуры миллионам людей по всему региону потребуется надежное водоснабжение из гор Таджикистана и Кыргызстана для питья, санитарии и сельского хозяйства.

Усилия по смягчению последствий изменения климата для этих рек затрудняются из-за нехватки данных. Ведомства по мониторингу в этих странах нуждаются в информации о состоянии рек в верховьях, чтобы отслеживать таяние ледников и выявлять перебои в водоснабжении в режиме реального времени. Эта информация имеет значение для координации решений по распределению водных ресурсов, гидроэнергетике и мерам реагирования на наводнения. Этим ведомствам необходимы данные о ледниках и состоянии рек. Однако программы мониторинга в регионе не скоординированы, поэтому наблюдения исследователей в горах не могут быть быстро интерпретированы и использованы теми, кто находится ниже по течению.

Основная проблема заключается в отсутствии совместимости между источниками данных: исследователи по-разному измеряют «состояние рек» и отслеживают таяние ледников; по-разному хранят данные; и распространяют результаты в форматах, которые их коллегам трудно интегрировать в собственную работу.

Государства Центральной Азии уже ведут значительную работу по согласованию политики и мобилизации финансирования для совместных действий в области экологического мониторинга. Для успешной реализации этого проекта часть таких совместных усилий должна касаться создания единых стандартов данных.

Проблема фрагментации данных

В Центральной Азии одной из проблем при координации в области климата является фрагментация данных.

Фрагментация данных возникает, когда разные участники по отдельности собирают и хранят данные по одному объекту, но при этом следуют разным протоколам и измеряют его по-разному. Например, представим, что вам поручила местная библиотека изучить, сколько книг берут читатели. Каждую неделю вы вносили в таблицу данные: сколько книг было взято, их жанры и количество страниц в каждой книге. Спустя десять лет вы решаете сравнить свою библиотеку с другой. К счастью, вы узнаете, что я проводил аналогичное исследование в своём районе. Я собирал те же данные, но хранил их в рукописных тетрадях. Ещё одна исследовательница занималась тем же самым в своей местной библиотеке. Как и вы, она использовала таблицу, но записывала вес книг, количество слов в них и срок, на который они были взяты. У нас есть три полезных набора данных, однако было бы сложно обмениваться результатами: отчасти потому, что данные нелегко доступны, а отчасти потому, что мы собирали и хранили их по-разному.

В Центральной Азии фрагментация данных приводит к тому, что организациям сложно отслеживать состояние рек за пределами их непосредственного поля наблюдения. Как и в примере, страны занимаются отличными программами мониторинга, однако сбор и хранение данных не соответствуют региональным стандартам. Именно это мы имеем в виду, когда говорим о несовместимости данных: если вы измеряете «состояние рек», мне необходимо понимать, что вы измеряете те же показатели, что и я, и что ваши данные доступны. Обмен нашими наблюдениями за состоянием рек ограничен, когда у вас — таблицы с данными об уровнях воды, а у меня — тетради с информацией о качестве воды.

Фрагментация данных изолирует мониторинговые ведомства и затрудняет отслеживание ледников, таяния снега и состояния пресных водных ресурсов, поскольку каждое ведомство не имеет полного представления о состоянии рек в других районах. Поскольку они не могут использовать данные, предоставляемые другими агентствами, их понимание экологических рисков в режиме реального времени ограничено теми данными, которые они собирают самостоятельно.

В советский период трансграничная зависимость от Амударьи и Сырдарьи регулировалась централизованной системой управления водными ресурсами, при которой совместно отслеживались как водоснабжение в верховьях, так и спрос в низовьях. После распада Советского Союза единая система была распределена между национальными ведомствами, что ознаменовало конец общих практик и совместного использования данных.

Зависимость от этих рек не уменьшилась, однако инфраструктура, которая обеспечивала совместный подход к мониторингу, больше не существует. Сегодня в долгосрочных данных есть пробелы, а часто сложно ведомствам использовать результаты мониторинговых программ других ведомств.

Чтобы решить эту проблему такие организации, как Green Central Asia, моделируют будущую доступность водных ресурсов в бассейнах, таких как Амударья. Эти модели являются ценным ресурсом при предсказании долгосрочных состояний рек, однако они не позволяют понять реальные риски.

Специалисты используют модели чтобы оценить, что может произойти в Узбекистане если количество осадков увеличится на 15%, но проблема в том, что модели не позволяют пользователям увидеть что происходит в верховьях в данный момент. Вместо этого исследователи используют модели для понимания того, как изменения и состояния в горах Таджикистана и Кыргызстана могут повлиять на сельское хозяйство и гидроэнергетику ниже по течению. Правительства всё чаще полагаются на моделирование из-за того, что текущий мониторинг не обеспечивает достаточного охвата состояний в реальном времени.

Возможности для решения

Итак, какое отношение к этому имеют стандарты данных?

Стандарты данных облегчают нам жизнь во многих отношениях, хотя мы редко осознаем, насколько они нам помогают. По сути, стандарт данных — это соглашение между людьми, заинтересованными в совместной работе, о том, как следует хранить и представлять тот или иной тип данных. Именно благодаря стандартам ваш банк понимает цифры в вашей платёжной ведомости. Ваш банк и работодатель договорились читать финансовые данные в одном формате.

Стандарты данных необходимы, поскольку они позволяют нам работать вместе в сетях. Без них участникам этих сетей очень трудно понять друг друга. Чем больше людей, организаций или правительств участвуют в иной сети, тем более важную роль играют стандарты данных для обеспечения совместной работы.

В Центральной Азии энергетика, сельское хозяйство и население в пяти странах зависят от координации в региональном мониторинге, и внедрение региональных стандартов данных позволит сблизить эти стороны.

Стандарты помогут обеспечить совместимость при мониторинге состояния рек за счет согласования исследовательских методов и повышения эффективности обмена данными. При наличии таких стандартов наблюдения за таянием снега в Таджикистане могли бы использоваться в Самарканде и Ашхабаде. Стандарты позволили бы любому, кто занимается мониторингом состояния рек, видеть одну и ту же картину, оценивать, что происходит в верховьях и одинаково понимать риски — независимо от того, где они находятся. 

Как уже упоминалось, стандарты также позволят улучшить качество моделей. Если разработчики моделей и исследователи смогут прийти к соглашению и подтвердить, что исходные данные достоверно отражают реальную ситуацию в верховьях рек, правительства смогут более точно использовать эти модели для планирования наиболее вероятных сценариев. Наличие лучших моделей также открывает возможности для внедрения искусственного интеллекта в анализ и планирование.

Страны Центральной Азии находятся на пороге новой эпохи сотрудничества, доверия и открытости, в которой совместная работа в области экологического мониторинга может сыграть ключевую роль. Этот опыт не является уникальным: около двух миллиардов человек зависят от ледников как источника воды, а речные системы пересекают государственные границы в Южной Америке, Восточной Африке, и Южной Азии. Эта тема сложна, а Центральная Азия имеет потенциал, чтобы стать лидером в использовании данных для совместного экологического мониторинга.

Grid photo by Sergio Franklin on Unsplash