نقش داده ها و تکنولوژی در سیاست های آب مدرن

بحران جهانی آب – که با تغییرات آب و هوایی، رشد جمعیت و زیرساخت های پیری همراه است – خواستار یک پارادایم جدید برای سیاست گذاری است.برای دهه ها، سیاست آب بر گزارش های استاتیک، میانگین های تاریخی و اقدامات واکنشی متکی است. امروز، یک همگرایی داده ها و تکنولوژی اساساً تغییر می کند که چگونه دولت ها، خدمات و سازمان های بین المللی، پیاده سازی و ارزیابی سیاست های آب یکپارچه، این تغییر تعادل اجتماعی را به عنوان یک سیستم تقسیم بندی شده از داده های زیست محیطی و تجزیه و تحلیل می کند.

با استفاده از سنسورهای زمان واقعی، تصاویر ماهواره ای، تجزیه و تحلیل پیش بینی شده و سیستم عامل های دیجیتال مشارکتی، سیاستگذاران می توانند خشکسالی، کاهش آب های زیرزمینی مدل را پیش بینی کنند، رویدادهای آلودگی را در ساعت ها به جای هفته ها شناسایی کنند و حقوق آب را با دقت بی سابقه اختصاص دهند. نتیجه نه تنها بهبود تدریجی بلکه یک تجدید نظر از سیاست آب است - اگر ابزارهای زیربنایی به طور فکری، و شفاف، مستقر شوند.

بنیاد: چرا داده ها در مدیریت آب اهمیت دارند

سیاست آب همیشه نیاز به اطلاعات دارد، اما مقیاس، رزولوشن و جدول زمانی داده های موجود امروز بدون سابقه است. داده های دقیق و دقیق، بستر واقعی را برای هر مرحله از چرخه سیاست فراهم می کند: شناسایی مشکل، تجزیه و تحلیل گزینه، تصمیم گیری، پیاده سازی و مدیریت انطباق.

بدون داده های قابل اعتماد، سیاستگذاران ریسک قوانین بر اساس ارزیابی های حوضه ناقص، ارقام مصرف منسوخ یا پیش بینی های آب و هوایی معیوب، در مقابل، هنگامی که داده ها به طور سیستماتیک جمع آوری، به اشتراک گذاشته شده و تجزیه و تحلیل، الگوهایی را نشان می دهد که در غیر این صورت نامرئی باقی می ماند، نظارت کیفیت آب با فرکانس بالا می تواند منابع فرار کشاورزی را که به شکوفه های مضر الگال کمک می کنند، قادر به بهترین شیوه های مدیریت هدفمند به جای مقررات مجازات همه کشاورزان به همان اندازه.

دسته های کلیدی داده های آب

سیاست آب مدرن از چندین حوزه داده متمایز ترسیم می کند که هر کدام بینش های منحصر به فرد در چرخه آب و تعاملات انسانی با آن ارائه می دهند:

• [FLT 1] داده های هولوگرافیک [FLT 1] - جریان، سطح آب زیرزمینی، بارش، برف و نرخ تبخیر ظرفیت های توطئه، این ورودی های اصلی برای بودجه بندی آب و پیش بینی خشکسالی هستند.
• اندازه گیری کیفیت آب - پارامترهای شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکی (pH، turbidity، نیترات، فلزات سنگین، پاتوژن ها) که تعیین مناسب بودن برای نوشیدن، تفریح و یا سلامت اکوسیستم.
• ] اطلاعات مربوط به تقاضا و تقاضا [FLT 1 ] - مصرف متر توسط بخش ( زراعت، صنعت، مسکونی، خروج انرژی)، مجوز و بازگشت جریان داده ها را تحت پوشش قرار می دهد.
• Infrastructure و داده های عملیاتی [FLT 1 ] - وضعیت سدها، خطوط لوله، گیاهان درمانی، کانالها و سیستم های آبیاری؛ عملکرد ایستگاه پمپ؛ وضعیت شیر؛ مصرف انرژی سیستم های آب.
• ] داده های اقتصادی و جمعیتی [FLT 1 ] - پیش بینی رشد جمعیت، تغییرات زمین، فعالیت اقتصادی و شاخص های آسیب پذیری جامعه که به نیازهای آب و اثرات عدالت کمک می کند.

ادغام این مجموعه داده های متنوع نیاز به سیستم عامل های مدیریت داده قوی، استانداردهای مشترک و چارچوب های حکومتی دارد که کیفیت داده ها، اثبات و دسترسی را تضمین می کند. بسیاری از مناطق در حال ساخت تبادل داده های آب یا هاب هستند - پورتال های متمرکز شده که در آن سازمان ها، خدمات و محققان می توانند اطلاعات سازگار را به اشتراک بگذارند و دسترسی داشته باشند.

تکنولوژی های تحول آفرینی سیاست آب

تکنولوژی به عنوان موتور عمل می کند که داده های خام را به هوش سیاست های عملی تبدیل می کند. چندین کلاس تکنولوژی همپوشانی به ویژه با نفوذ هستند.

نظارت بر ماهواره و ماهواره

ماهواره هایی مانند GRACE ناسا (آزمون آب و هوا و آزمایش آب و هوا) و ماموریت های سنتی از آژانس فضایی اروپا، مشاهدات جهانی از تغییرات در ذخیره سازی آب زمینی، رطوبت خاک و میزان آب سطحی را ارائه می دهند.سیاست گذاران می توانند بدون تکیه بر اندازه گیری های زمینی از چندین کشور - توانایی حیاتی برای مدیریت منابع آب مشترک، برای مثال داده های ورودی و مقررات مرکزی، داده های فوری دره بر روی گزینه های آب زیرزمینی کالیفرنیا، داده های هشدار دهنده و مقررات داده های فوری را دره بر روی گزینه های آب های آب های آب زیرزمینی متمرکز، و مقررات داده های آب زیرزمینی را آشکار کرده اند.

اینترنت اشیا و In-Situ Sensor Networks

اینترنت اشیا (IoT) شبکه های متراکم و ارزان از سنسورها را که در رودخانه ها، مخازن، لوله های توزیع و زمینه ها مستقر شده اند، فعال کرده است.این سنسورها داده های زمان واقعی را در سطوح آب، نرخ جریان، فشار و پارامترهای کیفیت از طریق لوله های سلولی یا ماهواره ای انتقال می دهند، در حالی که امکان استفاده از سنسورهای آب با استفاده از سیستم های بهداشتی قابل توجه را فراهم می کند.

سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تجزیه و تحلیل فضایی

سیستم عامل های GIS لایه های داده را ادغام می کنند - پوشش زمینی، ارتفاع، چگالی جمعیت، زیرساخت - به نقشه های تعاملی که روابط فضایی حیاتی برای سیاست را نشان می دهد، به عنوان مثال، اضافه کردن مناطق کاهش آب زیرزمینی با جوامع محروم می تواند مسائل عدالت زیست محیطی، هدایت سرمایه گذاری در منابع جایگزین یا برنامه های کمک مالی را برجسته کند.

یادگیری ماشین و مدل سازی پیش بینی

هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) سیاست آب را از واکنش به پیش بینی پیش بینی می کنند. الگوریتم هایی که در داده های تاریخی آموزش دیده اند می توانند پیش بینی جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان آب را پیش بینی کنند، پیش بینی می کنند که کیفیت آب و هوا بیش از حد است و انتشار مخزن را برای شبیه سازی ابزار رشد آب و تغییرات اقلیمی، و تغییرات اقلیمی، و تغییرات اقلیمی، کاهش سیاست های مخرب.

پلتفرم های دیجیتال برای اشتراک گذاری داده ها و همکاری

شاید مهم ترین تکنولوژی برای سیاست، پلتفرمی است که تولیدکنندگان داده و کاربران را به هم متصل می کند.برنامه های داده باز مانند داده های آب USGS برای ملت و سازمان جهانی آب واچ (همکاری موسسه منابع جهانی و گوگل) داده های کیفیت آب را آزادانه در دسترس قرار می دهد و مبادلات داده های آب ملی اجازه می دهد تا خدمات را به طور ایمن به اشتراک بگذارند، هماهنگی منطقه ای در طول خشکسالی، همچنین این سیستم های آب و شفافیت عمومی را تقویت می کند و گزارش های دسترسی به منابع آب واقعی را فراهم می کند.

مطالعات موردی: داده ها و تکنولوژی در عمل

برای دیدن اینکه چگونه این ابزارها به تغییر سیاست واقعی تبدیل می شوند، چندین نمونه قابل توجه از سراسر جهان را در نظر بگیرید.

قانون مدیریت آب پایدار کالیفرنیا (SGMA)

در سال 2014 در پاسخ به دهه های مصرف بیش از حد، SGMA حکم می کند که سازمان های پایداری زیرزمینی محلی (GSAs) برنامه هایی برای دستیابی به تعادل بلند مدت بین استخراج و شارژ کردن پیاده سازی به طور کامل در داده ها وجود دارد: GSMA باید سطح آب زیرزمینی، یارانه ها و کیفیت آب را نظارت کند؛ و گزارش پیشرفت هر پنج سال وزارت منابع آب کالیفرنیا.

شبکه آب هوشمند یکپارچه سنگاپور

سنگاپور، یک کشور شهری با منابع آب شیرین طبیعی، یکی از پیشرفته ترین سیستم های آب جهان را ساخته است، سیاست آب آن - بر اساس "چهار شیر ملی" (تعامل محلی، آب وارداتی، آب بازیافت شده، آب بازیافت شده با کیفیت آب، و نمک زدایی) - از طریق یک شبکه آب هوشمند مدیریت شده است که جمع آوری داده ها از 200،000 سنسور + لوله های تصفیه آب، و سیستم های ذخیره سازی آب، نیاز به پیش بینی آلودگی آب واقعی دارند.

دستورالعمل چارچوب آب اتحادیه اروپا و پلتفرم WISE

دستورالعمل چارچوب آب اتحادیه اروپا (2000) حکم می کند که کشورهای عضو برای همه بدن های آب از طریق مدیریت یکپارچه رودخانه به "موقعیت خوب" دست پیدا می کنند، اتحادیه اروپا سیستم اطلاعات آب را برای اروپا (WISE) توسعه داد - یک زیرساخت داده مشترک که جمع آوری داده های نظارت از همه کشورهای عضو، WISE شامل نقشه های تعاملی وضعیت آب، فشار و اقدامات، شناسایی متقابل و تجزیه و تحلیل داده های نظارتی (برای مثال به سیستم های نظارتی داده های نظارتی وابسته است.

چالش های ادغام داده ها و تکنولوژی در سیاست آب

علی رغم وعده، جاده از غنی از داده ها به سمت سیاست گذاری، با موانعی همراه است که تشخیص این چالش ها برای برنامه ریزی واقعی ضروری است.

مدیریت داده ها، حریم خصوصی و امنیت

از آنجایی که سیستم های آب به هم متصل تر می شوند، آنها نیز آسیب پذیرتر می شوند.سیستم های کنترل هک شده می توانند دروازه های سد یا آب آشامیدنی را آزاد کنند.اطلاعات مربوط به خروج آبیاری از مزارع فردی می تواند به صورت تجاری حساس باشد.سیاست گذاران باید قوانین مالکیت داده ها، کنترل دسترسی و استانداردهای امنیت سایبری را مشخص کنند.

قابلیت همکاری و استانداردهای

داده های آب توسط ده ها سازمان با استفاده از فرمت های مختلف، واحدها و فرکانس های زمانی جمع آوری می شود، اغلب همان رودخانه توسط یک آژانس فدرال در متر مکعب در ثانیه اندازه گیری می شود، یک آژانس دولتی در acre-feet در هر ماه، و یک ابزار در گالن در هر دقیقه بدون استانداردهای توافق شده (به عنوان مثال، داده های مکعب، WaterML، یا ISO6)، اقدامات استاندارد برای جمع آوری داده ها و تنظیم داده های مشترک و دستورالعمل های راهنمای و دستورالعمل های مرجع داده ها باقی می ماند.

هزینه های بالا و شکاف های ظرفیت

نصب شبکه های سنسور، ساخت سیستم عامل های داده و کارکنان آموزش نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی دارند.کشورهای در حال توسعه و شهرداری های کوچک اغلب فاقد سرمایه و تخصص فنی هستند.اگر سیاست آب مبتنی بر تکنولوژی تبدیل به هنجار شود، خطر گسترش شکاف سهام بین مناطق به خوبی منبع و کم منبع شده است.

اعتماد تصمیم گیرندگان در Analytics

حتی با داده های کامل، تصمیمات سیاسی شامل تجارت سیاسی، ارزش های سهامداران و محدودیت های قانونی است. مدل های یادگیری ماشین اغلب "جعبه های سیاه" هستند؛ اگر سیاستگذاران درک نکنند که چگونه پیش بینی تولید شده است، ممکن است در برابر عمل بر روی آن مقاومت کنند.ساختمان اعتماد سازمانی نیاز به هوش مصنوعی قابل توضیح، توسعه مدل مشارکتی (به عنوان مثال، کارگاه های برنامه ریزی چشم انداز مشترک)، و پروژه های آزمایشی که پیش از مقیاس پذیری نشان می دهد.

مسیر های آینده: جایی که داده ها و تکنولوژی سیاست آب را در دست می گیرند

با نگاهی به آینده، چندین روند ادغام داده ها و تکنولوژی را به سیاست های آب عمیق تر می کند.

دوقلوهای دیجیتال برای سیستم های آب

یک دوقلو دیجیتال آینه پویا و زمان واقعی یک سیستم آب فیزیکی (یک حوضه رودخانه، یک شبکه برق آب یا یک گیاه درمانی) است که رفتار خود را در سناریوهای مختلف شبیه سازی می کند.سیاست گذاران می توانند تقریباً اثرات یک قانون جدید سد، خشکسالی شدید یا یک سناریوی رشد جمعیت را قبل از اجرای تغییرات در شهرهای واقعی مانند هلسینکی و سنگاپور در حال حاضر به طور بی سابقه ای با سیستم های توزیع آب دیجیتال، به عنوان "اگر سیستم های سیستم های توزیع آب دیجیتال" قادر به انجام تغییرات آب دیجیتال "در حال توسعه" باشند، آزمایش کنند.

علوم شهروندی و داده های جامعه

پیشرفت در سنسورهای کم هزینه و برنامه های تلفن هوشمند ساکنان را قادر می سازد تا داده های کیفیت آب را جمع آوری کنند - به عنوان مثال، تست E. coli یا اندازه گیری دمای جریان، برنامه هایی مانند ] علوم شهروندی شهروندی [FLT 1] و : 2 ] موسسه Watch زمین شامل جوامع در نظارت بر آب محلی خود است، این سیستم های نظارتی عمومی را تکمیل می کند و سازمان های نظارتی را در اختیار دارد.

مدیریت منابع آب یکپارچه (IWRM)

IWRM مدت ها است که خواستار هماهنگی متقابل بخش است. AI می تواند این ایده آل را با تجزیه و تحلیل داده ها از کشاورزی، انرژی، صنعت و اکوسیستم ها به طور همزمان برای توصیه استراتژی های تخصیص که بهینه سازی اهداف متعدد است، عملیاتی کند، به عنوان مثال، یک پلت فرم می تواند نسل هیدروقدرت، جریان مهاجرت ماهی و تقاضای آبیاری برای یک حوضه رودخانه، به روز رسانی توصیه های ساعت به عنوان تغییر جامع تبدیل شود.

داده ها و شفافیت را به عنوان ابزار سیاست باز کنید

در آینده، سیاست های آب ممکن است نیاز به انتشار داده های اجباری به عنوان یک وضعیت برای دریافت وجوه عمومی داشته باشد.قانونی مانند آب مورد نیاز گزارش دهی آب در حال حاضر کاربران آب کشاورزی بزرگ را مجبور می کند تا استفاده سالانه از بانک جهانی را گزارش دهند.

نتیجه گیری: از داده های هدایت شده به سیاست-Inform

داده ها و تکنولوژی گلوله های نقره ای برای بحران های آب جهان نیستند، نمی توانند جایگزین کار سخت مذاکره سیاسی، گفتگو سهامداران و اختلافات تجاری مبتنی بر ارزش شوند که در قلب سیاست های کمیاب آب قرار دارند، اما می توانند به طور چشمگیری پایگاه شواهد را بهبود بخشند، پاسخ ها را افزایش دهند و سیاست ها را سازگار تر و منصفانه تر کنند.چالش سیاست گذاران امروز عاقلانه در سیستم های مدرن و ظرفیت های اطلاعاتی سرمایه گذاری می کنند، و نه به طور گسترده ای که از طریق طراحی اطلاعات سازمانی، و استفاده می کنند.