الوحدة M3: العلم المفتوح للموارد المائية

M3: Open Science for Water Resources

ما الأدوات ومجموعات البيانات المتاحة لقياس كمية المياه وتوفرها؟

تركّز الوحدة الثالثة من منهج
Open Climate Science Curriculum
على كيفية البدء في مشروع علمي حاسوبي قابل لإعادة الإنتاج، باستخدام الموارد المائية كمثال موضوعي.

في نهاية هذه الوحدة، ينبغي أن تكون قادرًا على

• وصف التدفقات والمخازن الرئيسية في الدورة الهيدرولوجية الأرضية.
• معرفة أماكن الوصول إلى بيانات الاستشعار عن بُعد أو النماذج المتعلقة بانحرافات تخزين المياه، والنتح–التبخر، ورطوبة التربة.
• حساب ميزانية مائية.

---

المحتويات

1. إنشاء بيئة برمجية بحثية
2. تحليل مكعب بيانات الهطول العالمي
3. تتبّع التغييرات في الشيفرة البحثية
4. إنشاء ميزانية مائية على مستوى الحوض
5. توثيق سير عمل الميزانية المائية

البدء

راجع دليل التثبيت هنا:
HOW_TO_INSTALL.md

لتشغيل الدفاتر، يمكنك استخدام GitHub Codespaces أو VSCode Dev Container. بعد تشغيل البيئة، نفّذ:

# Create your own password when prompted
jupyter server password

# Then, launch Jupyter Notebook; enter your password when prompted
jupyter notebook

تثبيت مكتبات Python المطلوبة

pip install xarray netcdf4 dask

تنزيل البيانات المطلوبة

https://doi.org/10.5281/zenodo.16896169

---

نواتج التعلم

تغطي هذه الوحدة الكفاءات الأساسية التالية في علم البيانات الحاسوبي:

• اختيار أسماء ملفات ذات معنى (CC1.3)
• توثيق العلاقات بين الشيفرة والنتائج والبيانات الوصفية (CC1.5)
• استخدام مدير حزم لإدارة الاعتمادات البرمجية (CC1.10)
• فهم المصفوفات متعددة الأبعاد (CC2.3)
• توسيع نطاق سير العمل الحاسوبي (CC2.6)
• اختيار أسماء متغيرات واضحة ومعبّرة (CC3.8)
• فهم إصدارات البرمجيات وإدارتها (CC4.4)
• استخدام عبارات assert للتحقق من الفرضيات أثناء التنفيذ (CC4.7)
• كتابة دوال قصيرة وبسيطة دون تأثيرات جانبية (CC4.9)

بالإضافة إلى ذلك، سيتعلم المتدربون كيفية:

• تثبيت وإدارة حزم Python
• دمج عدة ملفات HDF في كائن xarray.Dataset
• اقتطاع بيانات xarray باستخدام ملف ESRI Shapefile
• قصّ وإعادة إسقاط بيانات الراستر (raster) باستخدام Shapefile
• حساب ميزانية مائية باستخدام الهطول والنتح–التبخر والجريان السطحي
• استخدام Git وGitHub لتتبع التغييرات ونسخ الشيفرة احتياطيًا

---

مجموعات البيانات المناخية المستخدمة

• بيانات الهطول الشهرية من NASA IMERG-Final
• بيانات النتح–التبخر السنوية من NASA MODIS MOD16
• انحرافات تخزين المياه الأرضية من NASA GRACE وGRACE-FO
• بيانات الجريان السطحي من HYSETS

---

شكر وتقدير

أُتيح تطوير هذا المنهج بفضل منحة من برنامج NASA Transition to Open Science (TOPS) للتدريب
(80NSSC23K0864)، ضمن برنامج NASA TOPS.