كيفية إثبات موثوقية البيانات التاريخية والبيانات البيئية

مقدمة

فالطقس التاريخي الموثوق به والبيانات البيئية تشكل العمود الفقري للبحوث المناخية والسياسات البيئية والتعليم، وبما أن درجات الحرارة العالمية تزداد تواتراً، فإن الحاجة إلى فهم تقلبات المناخ في الماضي لم تكن أكبر، ومع ذلك فإن موثوقية البيانات التي تمتد إلى عقود أو قرون، غير مضمونة، فالتغييرات الدقيقة في الأدوات، والتنقلات في المحطات، والأخطاء، والتغطية غير الكاملة يمكن أن تؤدي إلى تحيزات، إذا لم تكن مصححة، إلى فهم الطلاب لاستنتاجات.

مصادر الطقس التاريخي والبيانات البيئية

وتأتي البيانات التاريخية من مصادر متنوعة، لكل منها مواطن قوة وحدود، فهم هذه المصادر هو الخطوة الأولى في تقييم الموثوقية.

الوثائق الصكوك المباشرة

كما أن أكثر المصادر إلماماً هي السجلات المباشرة من محطات الطقس والسفن والبويارات، وقد يكون التقلبات والتهطال والضغط الجوي وسرعة الرياح والمتغيرات الأخرى مقاساً منهجياً لأكثر من قرن في بعض المناطق، وقد يكون متوسط درجات الحرارة في وقت مبكر غير متجانس، كما أن قياسات قياسات قياسات التحيزات في الهواء لم تعتمد على نطاق واسع إلا بعد مرور القرن التاسع عشر.

بيانات الوكيل

وفي الحالات التي تكون فيها السجلات الأساسية متفرقة أو غير موجودة، توفر البيانات البديلة أدلة غير مباشرة على المناخ الماضي، ويمكن أن تكشف حلقات الأشجار (العلم الفوقية) عن درجات الحرارة السنوية والتغيرات في الرطوبة لقرون، كما أن النواة من غرينلاند وأنتاركتيكا تحتوي على فقاعات جوية محصورة تحافظ على التكوين الجوي وثبات درجات الحرارة، وتشير نواة الترسبات من البحيرات والمحيطات إلى حدوث تغيرات في معدلات التهبة ودرج ودرجات ودرجة الحرارة.

بيانات السواتل واعادة التحليل

أما عمليات الرصد بواسطة السواتل، التي تبدأ في السبعينات، فتتيح تغطية عالمية وتسوية مكانية عالية لمتغيرات مثل درجة حرارة سطح البحر، والغطاء السحابي، ومؤشرات الغطاء النباتي، غير أن السواتل تتطلب معايرة من الحقيقة الأرضية، وقد تكون للصكوك المختلفة تحيزاً مختلفاً، ويمكن أن تُحدث اتجاهات متغيرة في البيانات، مثل " ERA5 " ، من خلال نماذج تغير المناخ، أن تجمع بين ملاحظات تاريخية وملاحظات قوية.

الوثائق الحيوية والبيولوجية

ملاحظة أحداث طبيعية متكررة مثل تواريخ الازهار، أو هجرة الطيور، أو أوقات الحصاد، مؤشرات مناخية قيمة طويلة الأجل، حيث توجد في أوروبا بعض أطول سلسلة من السلاسل الثمينية، حيث تُعاد سجلات حصاد العنب إلى القرن الرابع عشر، وترتبط هذه السجلات بقوة بارتفاع درجات الحرارة في الموسم، وتتوقف موثوقيتها على اتساق المراقبين البشريين وعدم وجود تغيرات في استخدام الأراضي تغيرات في دور النبات.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على الموثوقية

ويمكن أن تؤدي عدة عوامل إلى تقويض موثوقية البيانات التاريخية عن الطقس والبيئة، ويسمح الوعي بهذه العوامل للباحثين بالتوقع والتصحيح من أجل التحيز.

التغييرات في الصكوك والأساليب

ومع تطور التكنولوجيا، فإن تطوير الأدوات، وتطوير إجراءات المراقبة، فالتحول من مقاييس حرارة الزئبق إلى أجهزة استشعار الكترونية، مثلاً، يمكن أن يُحدث معادلة منهجية، وقد تكون لمقاييس التهوية دروع رياح مختلفة، مما يؤدي إلى نقص في كمية الثلج، وعندما يدمج السجلات المتأنية من مختلف الأدوات، يبدو من المهم جداً تطبيق التصويبات، كما أن المنظمة العالمية للأرصاد الجوية توفر مبادئ توجيهية بشأن التغيرات في استخدام الأدوات والمعايرة.

نقل مواقع المحطة والتحضر

وقد تُنقل أحيانا محطات الطقس لأسباب عملية، مما يؤدي إلى انقطاع في السلسلة الزمنية، وقد تظهر محطة نقل من موقع ريفي إلى مطار قفزة غير مناخية بسبب الاختلافات في الطبوغرافية المحلية أو الغطاء السطحي أو أثر جزيرة الحرارة الحضرية، ويمكن أن يؤدي التحضر حول محطة ما إلى اتجاهات الاحترار التي لا تمثل المنطقة الأوسع نطاقا، ويمكن أن يؤدي أثر جزيرة الحرارة الحضرية إلى إضافة 0.5 إلى 2 درجة مئوية إلى سجلات الحرارة، ولا سيما في تقنيات قياس أوقات النوم.

حالات سوء السلوك البشري وضد البيانات

ويمكن أن تؤدي المراقبة اليدوية والتدوين إلى أخطاء، إذ أن نقطة العشرية غير المستقرة أو الأرقام المُبادلة أو الأدوات الخاطئة يمكن أن تنتج أخطاء خارجية تُحلل، وحتى بعد رقمنة، قد تُفقد عمليات التحقق من الجودة أخطاء طفيفة، وكثيراً ما يُتخذ المتطوعون الذين يتباينون في مستويات التدريب، مما يضيف عدم اليقين.()

التغطية المكانية والتمادية غير الكاملة

وتتركز الملاحظات التاريخية في مناطق أوروبا وأمريكا الشمالية وأجزاء من آسيا، بينما توجد في مناطق شاسعة مثل المحيطات والمناطق القطبية وأفريقيا سجلات طويلة الأجل، ويمكن لهذا التحيز الجغرافي أن يشوه المتوسطات العالمية وتقديرات الاتجاهات، وتنشأ الثغرات في الوقت الراهن بسبب الحروب أو الانكماش الاقتصادي أو إغلاق المحطات، ويجب معالجة البيانات المفقودة بمقاييس التداخل بين الرعاية يمكن أن تخفي التباين الحقيقي في التغطية المكانية أو أن تستحدث آثاراً حرارية.

وقت المراقبة والطرق المختلفة

وقد تغيرت الطريقة التي يُحسب بها متوسطات يومية بمرور الوقت، حيث استخدمت بعض السجلات المبكرة متوسط درجات الحرارة القصوى والحد الأدنى، بينما استخدمت أخرى قراءات ثابتة ساعات، ويمكن أن يؤدي التحول من سجلات يدوية تعمل على مدار الساعة إلى بيانات آلية بالساعة إلى تغيير مجاميع التهطال ودرجات الحرارة القصوى، وكثيرا ما تشمل الخوارزميات التحلل تعديلات على فترات المراقبة، ولكن حجم هذه التصويبات يتوقف على المنطقة والموسم.

أساليب التحقق للبيانات التاريخية

وتوجد تقنيات متعددة لتقييم وتحسين موثوقية البيانات التاريخية، إذ إن الجمع بين عدة أساليب يعطي الثقة الأقوى.

الإحالة والمقارنة

ويمكن أن تكشف البيانات المستمدة من محطات الجيران أو شبكات مختلفة أو مصادر مختلفة (مثلاً، أدوات ضد إعادة التحليل) عن وجود تناقضات، وإذا أظهرت محطة واحدة انخفاضاً مفاجئاً في درجة الحرارة غير ملاحظ في المحطات القريبة، فقد تشير إلى حدوث تحركات في المحطة أو تغيير في الأجهزة.() وتدل البيانات المضللة على أن ClimateSERV [Fogent:1]) توفر تقديرات مستقلة للتحقق من صحة البيانات.

التوحيد والتفريغ

(ج) تُعدّل المتجانسات الإحصائية السلسلة الزمنية للتغيرات غير المناخية بتحديد نقاط التفتيش وتطبيق عوامل التصحيح؛ ويمكن استخدام مجموعة المواد [(FLT:0]) المتجانسة والبرمجيات ]HMER على نطاق واسع، كما يمكن للتقنيات الأكثر تقدماً مثل اختبارات الكمية المعاقبة(4).

البيانات الوصفية وتحليل الوثائق

أما سجلات البيانات الوصفية لتاريخ المحطة ومواصفات الأجهزة وفترات المراقبة والتغييرات التي تعتبر حاسمة في تفسير البيانات، فمحطة تحتوي على بيانات مائية مفصلة تسمح للباحثين بتقييم التحيزات المحتملة يدوياً، أما محطات البيانات الرقمية التي تستخدمها المنظمة العالمية للأرصاد الجوية فهي الآن، فهي تؤكد أهمية البيانات المتعلقة بالممارسات الكيميائية، وبدلاً من ذلك، فهي تشير إلى أن مؤشرات التغير في البيانات الرقمية تُستخدم في كثير من الأحيان.

استعراض الخبراء والسياق التاريخي

ويضيف فهم السياق التاريخي لجمع البيانات طبقة نوعية من التحقق، إذ يمكن معرفة متى أدخلت أدوات جديدة، عندما تتغير جداول المراقبة (من يد إلى آلية مثلا)، أو عندما يكون استخدام الأراضي المحلية قد يُبلغ بتعديلات البيانات، ويمكن للتعاون مع المؤرخين أو الباحثين في المحفوظات أن يكشفوا عن تغييرات غير موثقة، وعلى سبيل المثال، فإن الاختفاء المفاجئ لقياسات الريحية من سجل للسفن في القرن التاسع عشر قد يعكس تغيرا في سياقات البحرية.

فترات التكهن والتوثيق

ويشتمل كل قياس على عدم اليقين، ويجب أن تبلغه بيانات تاريخية موثوقة، ويسهم في ذلك جميع عمليات الدقة في الأدوات، وخطأ العينات، وخطأ التمثيل، وكثيرا ما توفر مجموعات بيانات التحليل الحديثة بيانات عن مجموعات منتشرة أو تقديرات خاطئة، أما بالنسبة للسجلات البديلة، فإن عدم اليقين في المعايرة يُعبر عنه عادة كخطأ قياسي، وينبغي للمستعملين أن ينشروا الشكوك من خلال تحليلاتهم لتجنب الاستنتاجات التي يُثق عنها بأكبر من غير مضمون.

أطر تقييم جودة البيانات

وتساعد الأطر الهيكلية على ضمان التقييم المنهجي لموثوقية البيانات.

WMO نظام إدارة البيانات المناخية

نظام إدارة البيانات المناخية التابع للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية يوفر معايير لمراقبة جودة البيانات المناخية بما في ذلك التحقق الآلي من النطاق والدرجة والثبات والاتساق الداخلي، على سبيل المثال، قراءة درجة الحرارة 50 درجة مئوية في منطقة لا تتجاوز 40 درجة مئوية، ينبغي أن يتم التعرف عليها، ثم يُستعرض الدليل إذا كانت القيمة خاطئة أو متطرفة حقيقية، كما أن آلية التنمية النظيفة توصي بإجراءات لتقدير البيانات المفقودة وصيانتها.

إجراءات مراقبة الجودة في مراكز البيانات

مراكز البيانات الوطنية مثل المراكز الوطنية للمعلومات البيئية التابعة لوكالة مكافحة المخدرات ومكتب المملكة المتحدة للمعدات تطبق مراقبة دقيقة للجودة قبل نشر البيانات، وتشمل إجراءاتها الاكتشاف المزدوج، والتحقق من الاتساق الزمني، والمقارنات مع الأعباء المناخية، والكثير من مجموعات البيانات يتم إطلاقها بأعلام جيدة تشير إلى مستويات الثقة، وينبغي للمستعملين أن يتشاوروا مع أوصاف العلم قبل تصفية البيانات اليومية

العلامات المجتمعية والتقديرات الأعمى

ولاختبار أساليب التجانس، طورت دوائر البحث تجارب التحقق من المواصفات، حيث يتلقى المشاركون مجموعات بيانات اصطناعية مع مواقع القفز المصطنعة المعروفة المخبأة، وقدرتهم على كشف تلك القفزات وتصحيحها، ويوفر مشروع المعيار الدولي للإحصاء هذه البيانات، ويبني الثقة في الأساليب المستخدمة في البيانات الحقيقية، وبالمثل، تستخدم شبكة (D) [استعراض الأقران:1].

أفضل الممارسات في مجال إنتاج البيانات ومقارنتها

ويمتد إنشاء الموثوقية إلى ما يتجاوز التحقق التقني من إدارة البيانات المثبتة، ومن الضروري إعادة التكاثر والثقة الحصول على وثائق واضحة عن مصدر البيانات وكيفية تجهيزها، وما هي النسخ المستخدمة.

تعقب الإيرادات

وينبغي أن تشمل سجلات الإيرادات المصدر الأصلي (مثل المحفوظات أو المؤسسات المحددة)، وتاريخ الوصول، وشكل البيانات، وأي تحويلات تطبق، ويمكن استخدام أدوات مثل معيار W3C PROV لإضفاء الطابع الرسمي على المعلومات المتعلقة بالأدلة، وعند استخدام منتجات التحليل، يلاحظ دائما رقم النسخ وتاريخ آخر ملاحظة مدمجة، أما بالنسبة للبيانات الثابتة، فيسجلون هوية المحطة وأي تعديلات تجرى فيما يتعلق بالملاحظات الأولية.

بيانات

بيانات الموقع باستخدام أجهزة تحديد ثابتة مثل أجهزة القياس، وكثير من المستودعات - بما في ذلك الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي، وأجهزة تحديد بيانات المناخ في كوبرنيكوس - تستخدمها شركة دو آيات (Copernicus Climate Data Store-assign DOIs) لمنتجاتها، بما في ذلك الاستشهاد في أعمالكم يسمح للآخرين بتكرار أساليبكم وضمان أن تكون النسخة التي تستخدمونها قابلة للكشف.

مراقبة النسخ والتحديثات

ويتم تحديث مجموعات البيانات التاريخية في كثير من الأحيان مع إنقاذ السجلات الجديدة أو تصحيح الأخطاء، وتتبع أي النسخ التي استخدمتها، ومحفوظات ملفات البيانات الدقيقة إن أمكن، ويمكن أن تؤدي تحليلات إعادة التشغيل بعد تحديث مجموعة البيانات إلى تغيير تقديرات الاتجاهات، لا سيما في مناطق فصل البيانات، واستخدام نصوص التحليل المعتمدة على النسخ مع أسماء ملفية واضحة للنواتج إلى منع الخلط.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

وعلى الرغم من التقدم المحرز، لا تزال هناك تحديات كبيرة في تحديد موثوقية البيانات التاريخية عن الطقس والبيئة.

إنقاذ البيانات ورقميتها

ولا توجد ملايين الملاحظات إلا في سجلات الورق، أو سجلات السفن، أو في أشكال ذات نظام معتمد، وهي الآن عتيقة، كما أن جهود إنقاذ البيانات مثل إنقاذ البيانات من وكالة الفضاء الأوروبية، و ]، والطقوس الوراثية ، ومشروع علم المواطن، هي ذات أهمية حاسمة، وإن كانت كثيفة الموارد.

تحسين الوصول والقابلية للتشغيل

وتُخزَّن البيانات التاريخية في أشكال ووحدات ولغات مختلفة، مما يجعل التكامل صعباً، إذ إن وضع معايير البيانات الوصفية (مثل المعيار الدولي للإبلاغ المالي 19115)، ونظام المعلومات المسبقة عن البضائع (مثل نظام كوبرنيكوس للبرمجيات المدمجة) يؤدي إلى تحسين قابلية التشغيل المتبادل، ولكن العديد من مجموعات البيانات لا تزال متوقفة، وتُتخذ مبادرات مثل نظاماً موحداً [FIRLT:]

تعليم الآلات من أجل جودة البيانات

وتتيح الاستخبارات الفنية طرقاً جديدة لكشف الأخطاء في البيانات التاريخية وتصحيحها، ويمكن للشبكات العصبية أن تحدد أنماطاً غير عادية، وتضع قيماً مفقودة، بل وتعيد بناء سجلات طويلة الأجل من البيانات المجزأة، غير أن التدريب يتطلب بيانات مرجعية عالية الجودة، ويجب التحقق من النواتج النموذجية بصورة مستقلة، ومن المرجح أن يكون النهج الهجين - أي نهج استعراضي - هو أكثر الأدوات الموثوقة للأمام.

الإدارة الطويلة الأجل للبيانات

وضمان الحفاظ على البيانات الرقمية للأجيال المقبلة يتطلب التزاما مؤسسيا مستمرا، إذ أن العديد من مجموعات البيانات التاريخية تقيم في مؤسسات وحيدة معرضة لتخفيضات الميزانية أو للتقادم التكنولوجي، وتساعد الأطر الدولية مثل نظام البيانات العالمي والخط المرجعي للبيانات على ضمان بقاء البيانات متاحة ومستخدمة، ويمكن للباحثين أن يسهموا في إيداع البيانات المنقذة في مستودعات معترف بها وتشجيع وكالات التمويل على دعم الأجل الطويل.

خاتمة

إن تحديد موثوقية البيانات التاريخية عن الطقس والبيئة مهمة حاسمة ومستمرة، فمن أول قراءة لمقياس الحرارة إلى الملاحظات الحديثة عن السواتل، تنطوي كل مجموعة بيانات على تحيّزات محتملة يجب فهمها ومعالجتها، ومن خلال تقييم المصادر بدقة، وتطبيق أساليب التحقق الصارمة، واعتماد أفضل الممارسات في إدارة البيانات واستخلاصها، والمشاركة في جهود التحقق المجتمعي، والباحثين والمربين، والطلاب الذين يمكن أن يستخدموا بثقة البيانات التاريخية لدراسة تغير المناخ، وإعلام الأجيال السابقة.

لم يسبق أن مات الماضي، ولم يُمرّ حتى الآن - (ويليام فولكنر)، مُكيّف - كما أن البيانات التاريخية تُظهر في كل نموذج مناخي وتقييم بيئي - ضمان موثوقيته ليست مهمة لمرة واحدة بل التزام مستمر بالشفافية والتعاون والجمود العلمي.