Умный прогноз для аграриев

Как добиться высоких урожаев при минимальных потерях? Какие культуры сеять в текущем году? Насколько влажной летом будет почва? Будут дожди или ожидается засуха? Эти и многие другие вопросы ежегодно задают себе аграрии, когда планируют проведение очередной посевной кампании.

Теперь сельхозтоваропроизводителям будет легче составлять свои ежегодные планы: на помощь аграриям пришли учёные Восточно-Казахстанского университета имени Сарсена Аманжолова. Под руководством ассоциативного профессора университета Мархабы Карменовой в Восточно-Казахстанской области разрабатывается локальная мониторинговая сеть метео-
станций по исследованию влажности и температуры почвы в различных климатических зонах.

ПРИМЕТЫ БОЛЬШЕ НЕ РАБОТАЮТ

Каждый из нас замечает, как изменился климат на планете буквально за последние два-три десятка лет. Под влиянием изменения температур меняется и окружающий мир. Даже народные приметы, основанные на многовековых наблюдениях за погодой, сегодня редко соответствуют действительности.

И во многом здесь виноват сам человек, уверенно шагнувший в век техники, индустриализации и усиленного вмешательства в законы природы.

– Изменения климата в первую очередь влияют на развитие сельского хозяйства, ведь аграрии напрямую зависят от погодных условий. И здесь важнейшую роль играют показатели влажности и температуры почвы. Будет земля тёплой и влажной – будет отличный урожай. Наступит засуха или, наоборот, зарядят дожди, как это было в прошлом году, то и урожая хорошего вряд ли дождёшься, – отметил исполняющий обязанности руководителя технопарка «Shygys Bastau» Алмасбек Маулит, реализующий проект мониторинга и прогнозирования водного режима агроценозов Казахстана в условиях глобальных изменений климата.

Как помочь сельскому хозяйству в решении подобных задач? Этим вопросом задались учёные ВКУ имени С. Аманжолова. Буквально недавно эта же группа исследователей завершила трёхгодичный проект по точечному земледелию с внедрением современных IT-технологий в сельском хозяйстве. Работая в тесном контакте с аграриями, научные работники установили, что для эффективного земледелия в условиях использования неорошаемых земель важнейшим фактором становятся показатели влажности и температуры почвы во время весеннего таяния снегов и паводковой ситуации.

ПЕРВЫЕ СТАНЦИИ

Эти вопросы поможет решить создание сети метеостанций. В рамках научного проекта в течение 2024–2026 годов планируется установка трёх современных метеостанций в различных климатических зонах на территории Восточного Казахстана.

На сегодняшний день уже выбраны точки, где будут устанавливаться метеостанции. Одна из них будет располагаться в селе Луговом Шемонаихинского района на землях предприятия «Опытное хозяйство масличных культур» (ОХМК), вторая – в селе Сулусары Жарминского района области Абай. Эти станции будут установлены уже в ближайшее время. В будущем году запланирована установка ещё одной станции близ села Калбатау Жарминского района области Абай. Кроме того, в распоряжении исследователей будут данные с метеостанции, расположенной в посёлке Солнечном Глубоковского района на территории ОХМК.

– Таким образом, сеть метеостанций охватит сразу несколько климатических зон – горную местность, предгорья и сухостепную зону. Это необходимо для объективного анализа и прогнозирования водного режима агроценозов Казахстана, что впоследствии положительно повлияет на решение паводковой ситуации и развитие сельскохозяйственной отрасли в стране, – считает Алмасбек Маулит.

УЛЬТРАЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ

По словам Мархабы Карменовой, команда, работающая над проектом, создаёт инновационную систему, которая объединит алгоритмы и методики искусственного интеллекта с экспертными данными.

В первую очередь современные метеостанции, которые войдут в единую сеть, планируется оснастить ультрачувствительными датчиками финского производства, которые установят в почве на глубине 30 см, 60 см и одного метра. Метеостанция будет замерять температуру атмосферного воздуха, скорость ветра, атмосферное давление, точку росы, влажность и температуру почвы.

– Наши датчики осадков, температуры, влажности почвы и воздуха будут собирать все необходимые сведения и отправлять их на наш сервер, – пояснила Мархаба Карменова.
Помимо этого, для разработки наиболее точного прогноза возможных паводков и уровня влажности почвы в регионе исследователи намерены использовать исторические данные показателей прогноза погоды и состояния атмосферного воздуха, влажности почвы и других параметров, собранные за долгие годы специалистами «Казгидромета», а также исторические снимки, сделанные в разные годы при помощи искусственных спутников Земли. Также будут использоваться специальные беспилотники, способные производить замеры снежного покрова в труднодоступных местах.

– На основе полученных данных искусственный интеллект сможет прогнозировать возможные паводки, урожайность или определить наиболее удачную культуру для посева на конкретном участке, – говорят участники научного проекта.

На основании полученных данных будет ежегодно составляться подробный прогноз по каждой из климатических зон. Он поможет фермерам определиться с сельскохозяйственными культурами, которые предпочтительнее посеять в текущем году, исходя из показателей влажности и температуры почвы. Если влаги наблюдается с избытком, можно сеять влагоустойчивые сорта зерновых культур. Если ожидается засуха, также можно выбрать соответствующие культуры.

По словам Алмасбека Маулита, свой первый подробный прогноз возможной паводковой ситуации и её влияния на развитие сельского хозяйства исследователи намерены составить в 2026 году, когда будет полностью завершён процесс установки метеостанций и реализована серия запланированных экспериментов.

СЕТЬ НА ВСЮ СТРАНУ

Однако останавливаться на создании небольшой локальной сети метеостанций с охватом территории лишь одного региона авторы научного проекта не намерены. Они планируют установить метеостанции сначала во всех регионах, где культивируется неорошаемое земледелие, то есть восток и север республики, а затем и по всей территории Казахстана. Создание единой базы данных позволит научной команде ВКУ имени С. Аманжолова выработать практические рекомендации касательно методов ведения сельского хозяйства, управления водными ресурсами и стратегий адаптации растениеводства в условиях изменения климата.

– Вместе с данными метеостанций «Казгидромета», дополнительно оснащённых датчиками температуры и влажности почвы, можно составлять подробные прогнозы по каждой климатической зоне нашей страны, положительно влияя на урожайность сельскохозяйственных культур, – поясняет Алмасбек Маулит.

В дальнейшем учёные Восточного Казахстана намерены продолжить исследования почвы, устанавливая дополнительные датчики, которые будут измерять уровень деградации и эрозии почвы, размеры гумусного слоя в разных зонах, наличие тяжёлых металлов и ряд других важнейших параметров, влияющих на состояние окружающей среды, а значит, и на жизнедеятельность людей, проживающих на этих территориях.

В ПОМОЩЬ ТУРИСТАМ

Отдельно стоит отметить, что данные, предоставляемые работающими метеостанциями, могут положительно повлиять не только на развитие сельского хозяйства, но и на развитие туризма в регионе. По крайней мере, тесное сотрудничество преподавателей, учёных и студентов ВКУ им. С. Аманжолова с сотрудниками Западно-Алтайского природного заповедника в Риддере в области наблюдений за погодными условиями на основе научных данных говорит о том, что своевременная информация о паводках, усилении ветра, сходе лавин и многих других природных явлениях может оградить туристов от опасной встречи с разбушевавшейся стихией в сложных условиях горной тайги.

– В рамках реализации проекта по прогнозированию паводковой ситуации, который мы осуществляем совместно с коллегами Astana IT University на территории Западно-Алтайского природного заповедника, на месте слияния Чёрной и Белой Убы мы устанавливаем новую современную автоматизированную метеостанцию, дополнительно оснащённую осадкомером, и гидропост. Как рассказали представители заповедника, для них установка метеостанции – настоящий подарок. Ведь они много лет ведут наблюдения за погодой, используя давно устаревшие приборы 1980-х годов выпуска, – поделился Алмасбек Маулит.

Учёные помогут коллегам из заповедника освоить работу с датчиками метеостанции и научат обрабатывать полученные данные при помощи специальных программ.

– На самом деле заповедник нуждается в установке автоматизированных метеостанций в нескольких точках. Это поможет вести постоянные наблюдения за природой и климатом в разных зонах и на основе полученных данных получать ответы на актуальные вопросы. Один из таких вопросов: откуда в горах Западного Алтая появились ветры, способные валить вековые деревья в тайге? Сейчас этот вопрос волнует научных сотрудников заповедника, – говорит Алмасбек Маулит.

Кроме того, единая база данных, собранная в сети метеостанций, поможет спрогнозировать паводковую ситуацию в горном районе, обозначить наиболее проблемные места, а летом держать руку на пульсе в отношении возможного возникновения лесных пожаров.

– Данные наблюдения за погодой помогут сотрудникам заповедника разработать наиболее безопасные маршруты для туристов, где им не будут грозить сели, лавины, паводки или другие явления природы, – считает и. о. руководителя технопарка «Shygys Bastau».

В заключение добавим, что сотрудничество ВКУ имени С. Аманжолова с Западно-Алтайским природным заповедником не ограничивается только наблюдениями за погодой. Вместе коллеги также работают над изучением животного и растительного мира, географических зон республики, климата и многого другого.

Екатерина Гуляева
Фото предоставлено Алмасбеком Маулитом и пресс-службой ВКУ им. С. Аманжолова