Fred Pixlab on Unsplash

Written by 09:00 Meteo, Nauka, Publikacje

Ocalić od zapomnienia – cyfryzacja archiwalnych danych meteorologicznych

Agnieszka Wypych
IMGW-PIB/Centrum Badań i Rozwoju/ Zakład Meteorologii, Klimatologii i Ochrony Atmosfery

Jednym z najważniejszych zadań państwowych służb meteorologiczno-hydrologicznych jest zapewnienie przyszłym pokoleniom dostępu do jak najobszerniejszych informacji, niezbędnych do oceny zmienności i zmian klimatu, a także świadczenie szeregu tzw. usług klimatycznych, czyli zapewnienie treści klimatycznych, które byłyby przystępne dla szerokiego grona odbiorców. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej od ponad 100 lat tworzy i rozwija bazę danych meteorologicznych, hydrologicznych i oceanologicznych, stanowiącą najważniejsze źródło informacji dla społeczeństwa i instytucji publicznych o zasobach wodnych, warunkach meteorologicznych, klimatologicznych i oceanologicznych naszego kraju. W 2018 roku uruchomiliśmy projekt, którego celem jest uratowanie od zniszczenia zagrożonych danych klimatycznych.

W Archiwum Państwowej Służby Hydrologiczno-Meteorologicznej gromadzone są zarówno bieżące wyniki pomiarów i obserwacji, jak i historyczne, sięgające połowy XIX wieku. Najstarsze rękopisy pochodzą z 1860 roku, czyli mają ponad 150 lat. Na trudnej do zliczenia liczbie arkuszy papieru spisane zostały wyniki pomiarów i obserwacji warunków pogodowych, ale wprawne oko znajdzie tam również luźne zapiski i komentarze odnoszące się m.in. do ówczesnej sytuacji społeczno-gospodarczej. Zbiór codziennych informacji, notowanych systematycznie trzy- lub czterokrotnie w ciągu doby, gromadzonych w postaci papierowych wykazów, stanowi unikatowe źródło informacji nie tylko o warunkach pogodowych, ale także szeroko pojętych zagadnieniach środowiskowych. Znajdziemy tam wiadomości o epizodach susz i powodzi, zlodzeniach rzek, pożarach, plagach owadów, wyjątkowych zjawiskach, jak np. widoczna zorza polarna, zaćmienie słońca i/lub księżyca, oraz wydarzeniach historycznych (np. działania narodowowyzwoleńcze) i kulturowych (np. żniwa, sianokosy, wizyty osób znaczących dla regionu). Materiały te są zatem jedynym, systematycznie uzupełnianym i weryfikowanym, historycznym źródłem informacji o sytuacji w różnych regionach Polski. Co więcej, zawierają one szczegółowe dane o lokalizacji miejsc pomiaru oraz przyrządach, którymi pomiary te były wykonywane, wraz z jednostkami miary, niezbędnymi poprawkami wskazującymi na kalibrację przyrządu oraz instrukcją obserwacji. Archiwalia IMGW-PIB stanowią cenne merytorycznie uzupełnienie szeregu zbiorów muzealnych, tzw. wystaw instrumentów naukowych.

Kiedy zaczęliśmy „mierzyć” pogodę i ile danych możemy stracić?

Choć pierwsze instrumentalne pomiary pogody datowane są na połowę XVII wieku, ich wyniki w postaci mniej lub bardziej usystematyzowanych zapisków gromadzone są od drugiej połowy XIX wieku. Niestety wiele dokumentów, szczególnie tych najstarszych, uległo zniszczeniu, a informacja w nich zawarta została bezpowrotnie utracona. Rezultaty obserwacji z XIX i pierwszej połowy XX wieku istnieją tylko w formie rękopisów. Na całym świecie cenne dane dotyczące pogody przechowywane są na nieuchronnie starzejącym się materiale. Zachowane manuskrypty blakną, papier kruszy się w rękach, a my tracimy dane, stanowiące istotne uzupełnienie luki w zapisie historii klimatu, które pozwoliłyby nam lepiej zrozumieć zachodzące obecnie zmiany. Podobny los spotyka nośniki cyfrowe, wykorzystywane w ostatnich dekadach XX wieku. Zarówno mikrofilmy, jak i inne anachroniczne już media cyfrowe stają się coraz trudniejsze do odczytu i bez podjęcia dodatkowych działań ochronnych wkrótce staną się bezużyteczne.

Odzyskiwaniem zapisów klimatycznych z papierowych i przestarzałych nośników elektronicznych zajmuje się Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO), państwowe służby meteorologiczne i hydrologiczne oraz inne instytucje kultury i dziedzictwa narodowego. W maju 2017 roku WMO powołała do życia międzynarodową inicjatywę ratowania danych (International DAta REscue, I-DARE), która ma wspierać, podejmowane na całym świecie, działania mające na celu odtworzenie i zachowanie historycznych zapisów klimatycznych oraz upowszechnianie ich w systemach baz danych. W ramach projektu powstał portal https://www.idare-portal.org/ pozwalający na międzynarodową wymianę doświadczeń i informacji. Obecnie inicjatywna wspierana jest przez unijny program obserwacji Ziemi Copernicus, w szczególności jego działania związane z monitoringiem zmieniających się warunków klimatycznych (Copernicus Climate Change Service – C3S, https://datarescue.climate.copernicus.eu/).

Zbiory archiwalne w IMGW-PIB przeznaczone do digitalizacji.
Zbiory archiwalne w IMGW-PIB przeznaczone do digitalizacji. Najstarsze rękopisy pochodzą z 1860 roku, czyli mają ponad 150 lat.

IMGW – łącząc przeszłość z przyszłością

W 2018 roku Instytut rozpoczął digitalizację zbiorów pochodzących ze stacji zlokalizowanych na obszarze Małopolski – to prawie 50 tysięcy arkuszy papieru. Projektu korzysta z dofinansowania ze środków Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Małopolskiego na lata 2014-2020, w ramach projektu „Cyfryzacja archiwalnych danych meteorologicznych gromadzonych na ziemiach Małopolski od XIX do połowy XX wieku” – HISTKLIM.

Instrumentalne pomiary meteorologiczne w Małopolsce sięgają 1792 roku. W okresie zaborów na obszarze zaboru austriackiego funkcjonowało 17 stacji pomiarowych, działających w różnych latach i według różnych instrukcji wykonywania pomiarów i obserwacji. W II połowie XIX wieku Komisja Fizjograficzna przy Krakowskim Towarzystwie Naukowym, wspierając ideę prowadzenia obserwacji meteorologicznych, przyczyniła się do znacznego wzrostu liczby punktów pomiarowych. Dzięki tym działaniom sieć pomiarowa na terenie Małopolski była znacznie bardziej rozwinięta niż na innych obszarach dawnych ziem Polski.

Spośród stacji meteorologicznych leżących na terenie województwa małopolskiego oraz w jego bezpośrednim sąsiedztwie, do projektu digitalizacji wybrane zostały te, które charakteryzują się najbardziej odległą datą rozpoczęcia pomiarów (najstarsze dostępne dokumenty), ciągłością pomiarów (jak najdłuższe serie danych o jak najmniejszej liczbie braków) oraz reprezentatywnością miejsca (tak, by zasoby pochodziły z różnych stron Małopolski, równocześnie jednak, by jak najlepiej reprezentowały warunki lokalne i regionalne). Szczegółowa inwentaryzacja zbiorów, obejmująca dokładną kalkulację arkuszy, wstępną ocenę stanu ich zachowania oraz gabaryty księgozbioru, uzupełniona przeprowadzoną ekspertyzą konserwatorską, pozwoliła na ustalenie harmonogramu prac, który zgodnie z wytycznymi Światowej Organizacji Meteorologicznej objął szereg czynności mających na celu ocalenie od zapomnienia informacji zawartych w miesięcznych wykazach spostrzeżeń meteorologicznych.

Schemat ratowania danych archiwalnych.
Schemat ratowania danych archiwalnych.
Przykład wykonanych prac naprawczych.
Przykład wykonanych prac naprawczych.

Oryginalne rękopisy zostały w pierwszej kolejności poddane pracom konserwatorskim, aby dalsze czynności nie doprowadziły do ich całkowitego zniszczenia. Następnie wykonano digitalizację materiałów do obrazów cyfrowych, na podstawie których prowadzona jest konwersja danych obserwacyjnych do formatu liczbowego, gdyż tylko taki służyć może dalszym analizom naukowym. Niestety jakość rękopisów nie pozwala na wykorzystanie programów rozpoznających druk, dlatego też interpretacja materiałów cyfrowych prowadzona jest w sposób manualny. Co więcej, aby stworzona w ten sposób baza danych spełniała wymogi stawiane przez WMO, musi zostać poddana wnikliwej kontroli jakości. Sprawdzana jest poprawność danych zarówno pod kątem ewentualnych pomyłek, które mogły pojawić się przy przepisywaniu, jak również jakości merytorycznej, czyli zgodności wartości z warunkami meteorologicznymi danego dnia. Dodatkowo sporządzone zostały tzw. metadata stacji, czyli szczegółowe informacje o wszystkich zmianach, jakie nastąpiły w okresie wykonywania pomiarów, np. zmiany sprzętu, lokalizacji przyrządów, terminów pomiarowych, itp. Jako że w XIX wieku stosowane były inne od stosowanych współcześnie jednostki pomiarowe, np. stopnie Reaumure’a czy linie paryskie, wprowadzone dane muszą zostać dodatkowo poddane procesowi homogenizacji, tak by można je było powiązać ze współczesnymi bazami danych meteorologicznych. Ostatnim etapem prac będzie odkwaszanie, czyli proces zobojętniający zawarte w papierze kwasy. Tak przygotowane i zabezpieczone materiały przetrwają kolejne lata jako oryginalne rękopisy i fragment historii Polski.

Zdigitalizowane dane udostępnione zostaną poprzez portal internetowy oraz serwis klimatyczny, za pomocą którego dane będą prezentowane w postaci tabel i wykresów. Z niecierpliwością oczekujemy na wyniki projektu HISTKLIM, których zgodnie z harmonogramem należy spodziewać się w lipcu 2021 roku.

Projekt RPMP.02.01.02-12-0966/17 “Cyfryzacja archiwalnych danych meteorologicznych gromadzonych na ziemiach Małopolski od XIX do połowy XX wieku” jest współfinansowany ze środków Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Małopolskiego na lata 2014-2020.

Zdjęcie główne:  Fred Pixlab | Unsplash 


Agnieszka Wypych
Klimatolog, ekspert IMGW-PIB oraz profesor Uczelni, Uniwersytet Jagielloński, Kierownik projektu HISTKLIM. Prowadzi badania w zakresie zmian i zmienności klimatu, występowania ekstremów pogodowych i klimatycznych, meteorologii i klimatologii synoptycznej oraz hydroklimatologii. Członek EUMETNET Climate Expert Team, uczestnik programu EUMETNET Data Rescue oraz licznych warsztatów i seminariów poświęconych kontroli jakości i homogenizacji danych pomiarowych.  

(Visited 437 times, 1 visits today)
Close