IMPORTANTE: Estamos actualizando el manual de 3D-PAWS con instrucciones para usar cables Grove M5Stack como alternativa a los cables Qwiic. La versión actualizada ya está disponible en inglés, pero aún estamos preparando la versión en español, de modo que esta todavía refleja el uso de cables Qwiic.
¿Qué es 3D-PAWS?
En muchas partes del mundo hay estaciones meteorológicas de superficie instaladas en lugares inadecuados, mal mantenidas o que no permiten obtener observaciones en tiempo real debido a problemas de comunicación. A fin de expandir las redes de observación en regiones donde las observaciones son escasas, la Corporación Universitaria para la Investigación Atmosférica (University Corporation for Atmospheric Research, UCAR) y la Oficina de Asuntos Internacionales del Servicio Meteorológico Nacional (National Weather Service International Activities Office, NWS IAO) de los EE. UU. lanzaron la iniciativa 3D-PAWS con el apoyo de la Oficina de Asistencia para Desastres en el Extranjero de los Estados Unidos (Office of U.S. Foreign Disaster Assistance, OFDA) de USAID. El nombre de la iniciativa proviene del inglés 3D-Printed Automatic Weather Station, que significa «estación meteorológica automática impresa en 3D».
Objetivos de la iniciativa 3D-PAWS
Ampliar la capacidad para reducir el riesgo hidrometeorológico en los países en vías de desarrollo
Observar y comunicar la información meteorológica y climática a las comunidades rurales
Desarrollar redes de observación y aplicaciones para reducir el riesgo meteorológico
Descripción general del sistema
Es posible usar una impresora 3D, microsensores, una computadora de placa única de bajo costo y materiales locales para fabricar estaciones meteorológicas 3D-PAWS de muy alta calidad, en más o menos una semana y por un costo que oscila entre 300 y 500 USD. Los sensores 3D-PAWS actuales miden presión, temperatura, humedad relativa, velocidad y dirección del viento, precipitación y luz visible, IR y UV. El sistema emplea una computadora de placa única Raspberry Pi para la adquisición, el procesamiento y la comunicación de los datos.
Elementos impresos en 3D: anemómetro y veleta, pluviómetro de balancín y protector de la radiación solar.
Beneficios de un sistema de bajo costo 3D-PAWS
Usa microsensores confiables de bajo costo.
Se puede armar en el lugar, en una oficina meteorológica u otra agencia local.
Cuando un componente se desgasta o se rompe, se vuelve a imprimir.
Las agencias locales asumen la responsabilidad de construir y mantener las redes de observación.
Evaluación de los sensores
El sistema 3D-PAWS se está evaluando en el campo de pruebas Marshall de NCAR en Boulder (Colorado) y en el centro de pruebas de la NOAA en Sterling (Virginia), ambos en los Estados Unidos, y en algunos otros países. El sistema de Boulder obtiene mediciones en un clima semiárido de altura, con temperaturas bajo cero y precipitaciones heladas (estas últimas no se miden). El sitio de la NOAA ofrece condiciones más templadas y húmedas, cerca del nivel del mar. Los sistemas 3D-PAWS en otros países permiten evaluar el funcionamiento de los sensores en regímenes climáticos tropicales y subtropicales.
Redes de estaciones piloto
Se han instalado sistemas 3D-PAWS en Estados Unidos (3), Kenia (9), Zambia (5), Barbados (1) y Curazao (1). Los sistemas instalados en los EE. UU. tienen principalmente fines de prueba y evaluación. Los sistemas kenianos están instalados en escuelas y en un centro de pruebas del Depto. Meteorológico de Kenia. En Zambia, los sistemas están instalados en estaciones de radio, escuelas y misiones rurales, además del sistema de prueba del Depto. Meteorológico de Zambia. En el Caribe, los sistemas instalados en el Depto. Meteorológico de Curazao y en el Instituto de Meteorología e Hidrología del Caribe cumplen principalmente funciones de prueba y evaluación.
Acceso a los datos
Los datos 3D-PAWS están disponibles en tiempo real en los servidores de datos del proyecto CHORDS: http://3d-kenya.chordsrt.com (Kenia), http://3d-zambia.chordsrt.com (Zambia) y http://3d.chordsrt.com/ (pruebas y evaluación). El servicio de almacenamiento en la nube de datos geocientíficos en tiempo real CHORDS (Cloud-Hosted Real-time Data Services for Geosciences), una iniciativa del programa Earthcube de la Fundación Nacional para la Ciencia (National Science Foundation, NSF) de los EE. UU., brinda una plataforma para compartir conjuntos de datos geocientíficos. El servicio es administrado y cuenta con el apoyo del Laboratorio de Observación de la Tierra (Earth Observing Laboratory, EOL) de UCAR y el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (National Center for Atmospheric Research, NCAR).
Martin Steinson y Paul Kucera enseñan el sistema 3D-PAWS a las alumnas del colegio de niñas de Naivasha (Kenia).
Beneficios, impactos y usuarios
Las observaciones realizadas con 3D-PAWS tienen varias aplicaciones hidrometeorológicas.
Ejemplos de aplicaciones
Predicción meteorológica regional. Las observaciones de las redes 3D-PAWS se pueden asimilar en sistemas regionales de predicción numérica del tiempo, como el modelo WRF (Weather Research and Forecast: http://www.wrf-model.org) para mejorar las predicciones meteorológicas de mesoescala.
Sistemas de alerta temprana y de apoyo a las decisiones a nivel regional. La observación de las precipitaciones en tiempo real en cuencas fluviales no aforadas o poco aforadas puede proporcionar datos de entrada a los sistemas de guía para crecidas repentinas y de apoyo a las decisiones de alerta temprana para la entrega de alertas de inundación.
Monitoreo agrícola. Los sistemas 3D-PAWS pueden apoyar las herramientas de gestión de los recursos hídricos para mejorar las operaciones relacionadas con el suministro de agua dulce y la generación de energía hidroeléctrica en embalses. Hay otras aplicaciones posibles, como la operación de sistemas de irrigación (balancín central) y la vigilancia de cultivos.
Monitoreo de la salud. Los sistemas 3D-PAWS pueden ayudar a vigilar las condiciones que conducen a brotes de enfermedades, como la meningitis y la malaria.
Información adicional
Paul A. Kucera, Ph.D. Martin Steinson
UCAR/COMET UCAR/COMET
P.O. Box 3000 Boulder, CO 80307 USA steinson@ucar.edu
+1. 303. 497. 2807
pkucera@ucar.edu