يساعد تركيب محطة الطقس الأوتوماتيكية الطلاب على اكتساب مهارات تشغيل الأجهزة ومراقبة الطقس وتحليل البيانات

شبكة معلومات الطقس المجتمعية (Co-WIN) هي مشروع مشترك بين مرصد هونغ كونغ (HKO) وجامعة هونغ كونغ والجامعة الصينية في هونغ كونغ. توفر الشبكة للمدارس والمنظمات المجتمعية المشاركة منصة إلكترونية لتقديم الدعم الفني لمساعدتهم على تركيب وإدارة محطات الأرصاد الجوية الآلية (AWS)، وتزويد الجمهور ببيانات رصدية تشمل درجة الحرارة، والرطوبة النسبية، وهطول الأمطار، واتجاه الرياح وسرعتها، وحالة الهواء، والضغط الجوي، والإشعاع الشمسي، ومؤشر الأشعة فوق البنفسجية. من خلال هذه العملية، يكتسب الطلاب المشاركون مهارات مثل تشغيل الأجهزة، ومراقبة الطقس، وتحليل البيانات. تتميز شبكة AWS Co-WIN بالبساطة، لكنها متعددة الاستخدامات. دعونا نتعرف على أوجه اختلافها عن تطبيق HKKO القياسي في AWS.
يستخدم نظام Co-WIN AWS مقاييس حرارة ورطوبة مقاومة صغيرة الحجم، مُثبّتة داخل الدرع الشمسي. يؤدي هذا الدرع نفس وظيفة درع ستيفنسون في نظام AWS القياسي، حيث يحمي مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة من التعرض المباشر لأشعة الشمس وهطول الأمطار، مع السماح بتدوير الهواء بحرية.
في مرصد AWS القياسي، تُركّب مقاييس حرارة مقاومة للبلاتين داخل درع ستيفنسون لقياس درجات الحرارة الجافة والرطبة، مما يسمح بحساب الرطوبة النسبية. ويستخدم البعض مستشعرات رطوبة سعوية لقياس الرطوبة النسبية. ووفقًا لتوصيات المنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO)، يجب تركيب شاشات ستيفنسون القياسية على ارتفاع يتراوح بين 1.25 و2 متر فوق سطح الأرض. عادةً ما يُركّب نظام Co-WIN AWS على سطح مبنى المدرسة، مما يوفر إضاءة وتهوية أفضل، ولكن على ارتفاع عالٍ نسبيًا عن سطح الأرض.
يستخدم كلٌّ من نظامي Co-WIN AWS وAWS القياسي مقاييس مطر على شكل دلو مائل لقياس هطول الأمطار. يُثبَّت مقياس المطر على شكل دلو مائل من Co-WIN أعلى حاجز الإشعاع الشمسي. أما في نظام AWS القياسي، فيُثبَّت عادةً في مكان مفتوح جيدًا على الأرض.
عندما تدخل قطرات المطر إلى مقياس المطر في الدلو، تملأ أحد الدلوين تدريجيًا. عندما يصل منسوب مياه الأمطار إلى مستوى معين، يميل الدلو إلى الجانب الآخر بثقله، مما يؤدي إلى تصريف مياه الأمطار. عند حدوث ذلك، يرتفع الدلو الآخر ويبدأ بالامتلاء. كرر عملية الملء والصب. يمكن بعد ذلك حساب كمية الأمطار المتساقطة من خلال إحصاء عدد مرات إمالة الدلو.
يستخدم كلٌّ من نظامي Co-WIN AWS وAWS القياسي مقاييس سرعة الرياح ودوارات الرياح لقياس سرعة الرياح واتجاهها. يُثبَّت مستشعر الرياح القياسي AWS على صاري رياح بارتفاع 10 أمتار، مُجهَّز بمانع صواعق، ويقيس الرياح على ارتفاع 10 أمتار فوق سطح الأرض وفقًا لتوصيات المنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO). يجب عدم وجود عوائق عالية بالقرب من الموقع. من ناحية أخرى، نظرًا لمحدودية موقع التركيب، عادةً ما تُثبَّت مستشعرات الرياح Co-WIN على صواري بارتفاع عدة أمتار على أسطح المباني التعليمية. قد توجد أيضًا مبانٍ مرتفعة نسبيًا قريبة.
يعد مقياس ضغط الهواء Co-WIN AWS مقاومًا للضغط ومدمجًا في وحدة التحكم، بينما يستخدم AWS القياسي عادةً أداة منفصلة (مثل مقياس ضغط السعة) لقياس ضغط الهواء.
تم تركيب مستشعرات Co-WIN AWS للطاقة الشمسية والأشعة فوق البنفسجية بجوار مقياس المطر ذي الدلو القابل للتقليب. يُثبَّت مؤشر مستوى على كل مستشعر لضمان وضعه أفقيًا. وبالتالي، يُوفر كل مستشعر صورة نصف كروية واضحة للسماء لقياس الإشعاع الشمسي العالمي وكثافة الأشعة فوق البنفسجية. من ناحية أخرى، يستخدم مرصد هونغ كونغ أجهزة قياس الإشعاع الشمسي (Pyranometers) ومقاييس الأشعة فوق البنفسجية الأكثر تطورًا. تُركَّب هذه الأجهزة على منصة AWS مُصممة خصيصًا، حيث توجد منطقة مفتوحة لمراقبة الإشعاع الشمسي وكثافة الأشعة فوق البنفسجية.
سواءً كان نظام AWS مربحًا للجميع أو نظام AWS قياسيًا، هناك متطلبات معينة لاختيار الموقع. يجب أن يكون نظام AWS بعيدًا عن مكيفات الهواء والأرضيات الخرسانية والأسطح العاكسة والجدران العالية. كما يجب أن يكون في مكان يسمح بتدوير الهواء بحرية، وإلا فقد تتأثر قياسات درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يجب عدم تركيب مقياس المطر في الأماكن المعرضة للرياح الشديدة لمنع مياه الأمطار من التطاير بفعل الرياح القوية ووصولها إلى المقياس. يجب تركيب مقاييس سرعة الرياح ودوارات الرياح على ارتفاع كافٍ لتقليل العوائق من الهياكل المحيطة.
لتلبية متطلبات اختيار موقع نظام AWS المذكورة أعلاه، يبذل المرصد قصارى جهده لتركيبه في منطقة مفتوحة، خالية من عوائق المباني المجاورة. ونظرًا للقيود البيئية المفروضة على مبنى المدرسة، يضطر أعضاء Co-WIN عادةً إلى تركيب نظام AWS على سطح مبنى المدرسة.
تُشبه خدمة Co-WIN AWS خدمة "Lite AWS". واستنادًا إلى الخبرة السابقة، تُعتبر Co-WIN AWS "فعّالة من حيث التكلفة ومتينة" - فهي تلتقط أحوال الطقس بدقة عالية مقارنةً بخدمة AWS القياسية.

في السنوات الأخيرة، أطلق المرصد شبكة معلومات عامة من الجيل الجديد، Co-WIN 2.0، تستخدم مستشعرات دقيقة لقياس الرياح ودرجة الحرارة والرطوبة النسبية، وغيرها. يُركّب المستشعر في هيكل على شكل عمود إنارة. تُصنع بعض مكوناته، مثل الدروع الشمسية، باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. بالإضافة إلى ذلك، يستفيد Co-WIN 2.0 من بدائل مفتوحة المصدر في كل من المتحكمات الدقيقة والبرمجيات، مما يُخفّض بشكل كبير تكاليف تطوير البرمجيات والأجهزة. تكمن الفكرة وراء Co-WIN 2.0 في تمكين الطلاب من تعلم إنشاء "أنظمة AWS ذاتية الصنع" وتطوير برمجياتهم. ولتحقيق هذه الغاية، يُنظّم المرصد أيضًا دورات تدريبية مكثفة للطلاب. وقد طوّر مرصد هونغ كونغ نظام AWS عموديًا قائمًا على Co-WIN 2.0 AWS، وطبّقه لمراقبة الطقس المحلية في الوقت الفعلي.