メソネット製品 関係者向けのデータおよびその他のメソネット成果物

Mesonet Essentials is a resource created in collaboration with members of the American Association of State Climatologists (AASC) and the national mesonet community. To learn more about the AASC vision, mission, goals, and membership opportunities, visit their website at www.stateclimate.org.

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メソネット目標を早期に決定することの重要性

メソネットは、農業、水文学、気象学、公共安全などの用途における成果物（データ製品など）に対する長期的なニーズを満たすための仕組みと考えることができます。

メソネットで達成したい目標を設定することは、メソネットの計画と運用に必要なその他の決定（観測地点の選定、通信、各観測地点の構成、センサー、測定パラメータ、データ処理など）を行う上で重要な第一歩となります。特定の測定パラメータに関する好奇心を満たすことは興味深いかもしれませんが、それらの測定結果がプロジェクトの目標や予算制約に合致する成果物を生み出すのに役立たない限り、有用な目的を果たすことはできません。

メソネットの計画は重荷に感じられるかもしれませんが、この負担は、地域および地方の利害関係者で構成される運営委員会、あるいはそれに類する組織構造のメンバー間で分担することができます。委員会メンバー全員がメソネットの目的を明確に理解することが不可欠です。各メンバーは、なぜメソネットを構築するのかを説明できなければなりません。そうすることで、より生産的な計画会議が可能になります。これらの計画会議は、メソネット構築のコンセプトと初期提案、そして最終的にメソネットが生み出す成果物の基礎となります。

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利害関係者のニーズを満たす

目標を設定するにつれて、メソネットの利害関係者がより明確になってきます。最終的に、メソネットの成果物（データ製品など）は、何らかの形で誰かの利益となることを目的としています。その利益を得る人々が利害関係者であり、彼らはどのような測定を行うべきか、どのような成果物が必要か、成果物の形式はどのようなものか、どのくらいの頻度で成果物が必要かなどについて、おそらく何らかの提言を持っているでしょう。さらに、利害関係者は、最も代表的なデータが得られ、最大の利益が得られるように、観測ステーションの配置場所に利害関係を持っている可能性があります。

メソネットの利害関係者は、メソネットが貢献すべき成果物を定義する上で重要な役割を果たします。メソネットの性質上、標準的なメソネット観測所のコアセット（気温、相対湿度、風向と風速、日射量、気圧、降雨量、土壌水分、気温）から派生できるデータ製品は数多く存在します。

メソネットが測定するパラメータは多岐にわたるため、関係者のグループは非常に多様になる可能性があります。幸いなことに、多くの同じ測定値を複数の関係者のデータニーズに活用できます。主要な関係者向けに独自の測定値を取得するには、導入前に財務、運用、管理上の考慮事項を十分に検討する必要があります。これらの独自の測定値の必要性と実現可能性は、定期的に評価する必要があります。

当初の目標が少数のステークホルダーへの成果物提供に焦点を当てていたとしても、メソネットがより多くのステークホルダーに利益をもたらすことにすぐに気づくかもしれません。さらに、メソネットがデータ製品を生成するにつれて、より多くの潜在的なステークホルダーがプロジェクトへの参加を希望し、それによって利益を得たいと考えるようになるでしょう。これはメソネットの計画プロセスをより複雑にするように見えるかもしれませんが、メソネットを支援する人が増えることは、パートナーシップの構築や新規サイト開発のための資金調達、そして継続的な維持管理と運用のための資金調達において有利になります。

例えば、単一のメソネットは、以下のような利害関係者に利益をもたらす可能性があります。

  • 農業経営
  • 商業機関および政府機関向けの気候分析と天気予報
  • 緊急対応と管理
  • あらゆるレベルの気象教育
  • 考古学から動物学まで、あらゆる分野における科学研究

Betsy Van der Veer Martens, Christopher A. Flebrich, and Bradley G. Illston, “Mapping Oklahoma Mesonet Sensor Datastreams” (poster presentation at 2015 Annual Meeting of the Association for Information Science and Technology, St. Louis, Missouri, November 6-10, 2015). https://wordpressstorageaccount.blob.core.windows.net/wp-media/wp-content/uploads/sites/946/sigmet2015_paper_2.pdf.

Mesonetの成果物としてのデータ

メソネットの成果物として最も一般的なのはデータ製品です。メソネットに関連するデータ製品とは、対象となるステークホルダーにとって最も有益となるようにフォーマットされたデータの集合体です。データ製品とデータフォーマットは、ステークホルダーやデータの利用目的によって大きく異なります。例えば、業界のニーズを満たすために、栽培業者、農家、コンサルタントは、定期的な傾向の要約に加えて、ウェブサイトに毎日または毎週掲載されるグラフや表形式のデータを見るだけで十分な場合があります。一方、気象サービスは、予測モデルに簡単に入力できる形式のリアルタイムデータへのアクセスを必要とする場合があります。また、緊急事態管理者は、異常気象や悪天候発生時に、迅速なデータ更新（場合によっては1分に1回程度）のみを必要とする場合があります。

データ製品には、純粋なテキストデータ（例えば、一日を通しての気温一覧）や、データの視覚的表現（例えば、各自動気象観測所の現在の気温を示す地図）が含まれる場合があります。グラフ、図表、表、地図、写真などは、データ製品によく用いられる視覚ツールです。

以下は、メソネットデータ製品向けの視覚化ツールの例です。

Base Radar Composite and Current Observations map
(画像提供：ニコラス・バシル氏、ニューヨーク州メソネット大気科学者）
3 Hour Summary map
(画像提供：ニコラス・バシル氏、ニューヨーク州メソネット大気科学者）
Maximum Gust map
(画像提供：ニコラス・バシル氏、ニューヨーク州メソネット大気科学者）
Oklahoma Mesonet app on phone
(写真提供：オクラホマ・メソネット事務局長、クリストファー・A・フィーブリック博士）

土地付与大学と連携して設立されたメソネットの場合、利害関係者は農業関係者であることが多いです。そのため、これらのメソネットは蒸発散量（ET）、生育積算温度（GDD）、および病害予測モデルに焦点を当てたデータ製品を提供しています。さらに、通信、リアルタイムデータ、および地図形式や表形式で提供される計算済みデータ製品が利用可能になったことで、作物栽培者だけでなく、公安当局や気象予報士も恩恵を受けることができます。メソネットのデータ製品は、パソコンだけでなく、モバイル端末アプリからもアクセスできます。

Quality Mesonet Equipment社製の高品質データ製品

メソネットプロジェクトの予算内で最良の測定結果を得るためには、高品質な機器を選定する必要があります。しかし、データ（およびそこから得られるデータ製品）の品質保証責任はそれだけにとどまりません。ダウンタイムを最小限に抑えられる堅牢な機器を使用するには、機器の定期的なメンテナンスと校正が不可欠です。例えば、センサーは汚れや汚染、悪天候などの影響を受ける可能性があります。定期的なメンテナンスとデータレビューを行わないと、センサーが疑わしい、あるいは不正確なデータを提供していることに気づかず、結果として不正確なデータ製品として関係者に渡してしまうことになります。

例えば、米国気候基準ネットワーク（USCRN）は、予算の約70%を自動気象観測所の定期点検とメンテナンスに費やし、データ品質と精度を確保しています。USCRNにとって、機器の精度は極めて重要であり、おそらく作物栽培者が灌漑のタイミングを知ることよりも重要と言えるでしょう。

高品質な機器の重要性に関して、世界気象機関（WMO）は次のように述べています。

気象観測機器に求められる最も重要な要件は以下のとおりです。(a) 特定の変数に対する規定された要件に従った不確かさ、(b) 信頼性と安定性、(c) 操作、校正、保守の容易さ、(d) 要件に適合した設計の簡素さ、(e) 耐久性、(f) 機器、消耗品、スペアパーツの許容可能なコスト。最初の 2 つの要件に関して、機器が長期間にわたって既知の不確かさを維持できることが重要です。これは、運用条件下で長期間維持できない高い初期不確かさを持つよりもはるかに優れています。機器の初期校正では、一般的に理想的な出力からのずれが明らかになり、通常の運用中に観測データに対する補正が必要になります。補正は観測地点の機器とともに保持され、観測者に対してその使用に関する明確なガイダンスが提供されることが重要です。気象観測機器の多くは年間を通して継続的に使用され、修理施設から遠く離れた場所に設置される場合もあるため、構造の簡素さ、堅牢性、操作とメンテナンスの容易さが重要です。特に、天候に完全または部分的にさらされる機器には、堅牢な構造が求められます。こうした特性を遵守することで、多くの場合、良好な観測を提供するための総コストが削減され、初期費用を上回るメリットが得られます。

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Mesonetデータ製品の使用方法

Mesonetのデータ製品は、意思決定のための幅広い用途で使用されています。

より一般的な用途

以下に、一般的な応用例をいくつか紹介します。

農業

農業データ製品には、以下のようなものが含まれる場合があります。

  • 植栽時のリアルタイム蒸発散量と10インチ土壌水分条件
  • 生育積算温度（GDD）熱量単位
  • 散布判断におけるドリフトリスク
  • 動物の発情指数
  • 歴史的視点から見た干ばつ予測

大気中の温度と湿度は、肥料や農薬を散布するべきかどうかを判断する上で重要な要素となることが多いです。

天気

タイムリーで正確なメソネットデータは、気象アプリケーションにおいて、人命と財産を守るためのより的確な意思決定を行うために活用されています。気象予報士は、高解像度のリアルタイムメソネットデータを用いて、火災、洪水、凍結、悪天候に関する警報を発令します。複数のメソネット観測所が気象データを報告するため、気象予報士は、例えば、特定の地域に対して雷雨警報や竜巻警報を発令することが適切かどうかを判断できます。これにより、関係機関は現在の気象状況の影響をより正確に評価し、人命損失を最小限に抑えるために、自治体の避難の必要性を迅速に判断することができます。

リアルタイムデータ製品には、気温、相対湿度、24時間降水量、突風、気圧、日射量などが含まれることが多い。

気温データ製品は、以下の点に重点を置く場合があります。

  • その日の最高気温と最低気温
  • 3時間および24時間の温度変化
  • 風冷指数または暑さ指数の最大値と最小値

降雨量データ製品には、以下のものが含まれる場合があります。

  • その日の降雨量
  • 降雨量の概要
  • 降雨量が0.1インチ未満から0.25インチ未満だった日数が連続した日数
  • 最近の降雨量表
  • 月間降水量表
  • 降雨量の積算期間（1時間、3時間、6時間、12時間、24時間）
  • 降雨量の累積期間が1、2、3、4、5、7、10、14、30、60、90、120、180、および365日の場合

風力データ製品には、以下の情報が含まれる場合があります。

  • 風速の突風
  • 風向
  • その日の最大瞬間風速
  • 強風
  • 拡散条件と風

露点と湿度に関するデータ製品は、以下の点に焦点を当てる場合があります。

  • 相対湿度
  • 3時間で湿度が変化する
  • 露点温度
  • 1時間および3時間後の露点温度の変化
  • 露点低下
  • 24時間露点温度変化
気候変動

年間平均値や極値などのデータ製品は、多くの場合、以下のような観点から評価されます。

  • 温度
  • 降水量
  • 降雪
  • 最後の霜
  • 生育期間の平均長さ
  • 秋の初霜

長期間にわたって気象を監視することで、特定の地域で気候変動が起きているかどうか、またどの程度起きているかを判断するのに役立ちます。

予測

気象データ製品は、竜巻などの悪天候を予測するモデルに利用されます。

公安

地方自治体の意思決定者は、異常気象発生時に以下のリアルタイムデータ製品をよく利用します。

  • 降水量
  • 気温
  • 気圧
  • 風速と風向
  • 水位 

現在の気象状況は、ハリケーンや竜巻などの大規模な気象現象の後、緊急救助隊が安全に出動できるかどうかを判断するのに役立ちます。

火災管理

山火事管理担当者は、火災危険度に関連するデータ製品を利用して意思決定を行います。

  • 気温
  • 相対湿度
  • 地上10m地点における風速と風向
  • 24時間降雨量
  • 1時間および10時間後の燃料水分量

相対湿度が低く風が強いときは、山火事が発生しやすい状況となります。消防隊は、警戒態勢を強化すべき時期を知るために、これらのデータに頼っています。

オクラホマ・メソネットのプログラムであるOK-FIREは、以下のように説明されます。

…は、次の3つの点に重点を置いています。(1) 84時間予測機能を組み込んだ、火災気象、火災危険度、煙拡散に関する包括的な製品群。(2) 上記の製品の配信メカニズムとして機能する、専用のOK-FIRE山火事管理ウェブサイト。(3) ユーザー向けの地域トレーニングと顧客サポート活動。

その他の用途

あまり一般的ではない応用例を以下にいくつか紹介します。

生態系モニタリング

水生生物は水温や水質に敏感であり、それらは降雨による流出量や風速によって左右される。

水産業

降雨量と風は水質に影響を与え、それがひいては海水魚や貝類の産卵場所や生息環境に影響を及ぼします。その他、農業由来の硝酸塩やリン酸塩の濃度、藻類の異常繁殖状況なども関連データとして挙げられます。

レクリエーション

現在の気象状況は、釣り、ゴルフ、ハイキングなどの屋外活動の実施可能性を左右する。

大気質と健康

局地的な風の流れは、地元の化学工場での事故による有害化学物質の拡散、および汚染物質、オゾン、花粉の分布に直接影響を与える。

訴訟

正確な気象データと、認定されたコンサルティング気象学者や気候学者による専門知識を組み合わせることで、気象現象に関連する法的紛争の解決に利用できる、説得力のある結果が得られる。

一般市民

天気は一般の人々の間でよく話題になります。人々は現在の天候状況、最近気づいた変化、天気予報で聞いたり見たりした情報などを頻繁に話し合います。家庭菜園を楽しむ人から週末にアウトドアを楽しむ人、結婚式のプランナーまで、私たちは皆、毎日天気と関わり、その情報を得るために地元の情報源に頼っています。一般の人々に天気予報を提供する地元の情報源には、メソネットのウェブサイトのデータを利用したモバイルアプリなどがあります。

メディア各社

メソネットの人気が高まり、メソネットデータ製品の価値が幅広い層の人々に認識されるにつれて、ラジオ局やテレビ局などの報道機関は、予測にそのデータを含めることを選択するようになるかもしれない。

国立気象局

米国国立気象局（NWS）は、全米メソネット計画の一環としてメソネットデータを利用し、米国全土における観測網の空白部分を補完している。例えば、NWSはニューヨーク州メソネットが提供する水文情報を利用している。

米国気象局（NWS）はメソネットの利害関係者として、メソネットに多額の資金を提供するとともに、観測地点の選定や測定すべき特定のパラメータについても助言を行っている。

その他のメソネット成果物

データ製品に加えて、メソネットは他の目的や成果物においても価値がある。 

衛星およびリモートセンシングプラットフォームの地上検証

SMAP（Soil Moisture Active Passive）は、極軌道を周回する観測衛星で、衛星搭載のレーダーと放射計による地球の画像を用いて、地表付近の土壌水分量を観測します。SMAPは、観測機器の校正とデータの正確性の検証のために、地表付近の土壌水分量を現地で測定します。これは地上検証と呼ばれます。SMAPは、地上検証手順の一環として、メソネットからのデータも利用します。

環境および科学研究

米国のメソネットのほとんどは大学によって運営されており、様々な環境科学プロジェクトや研究の実験場として活用されている。これらの自動気象観測所によって生成される過去のデータは、気候学、気象学、水文学、農業、生物工学、生態学、その他様々な分野の研究にも役立つ。

STEMプログラムとK-12教育リソース

Mesonetのデータ製品は、以下のような様々な教育現場でよく利用されています。

  • 気象キャンプ
  • リアルタイムの環境データを利用した学習活動
  • 教育カリキュラム
  • 幹

インターンシップと将来のキャリアパス

ニューヨーク州メソネットは、運用センターで働く学生向けに単位取得可能なインターンシッププログラムを提供しています。学生は、気象観測機器、品質管理ソフトウェア、ネットワークに関する実務経験を積むことができます。

オクラホマ・メソネットはインターンシップも提供しています。

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