美国5G频谱拍卖或影响水汽监测和天气预报准确率
来源:中国气象报   发布时间:2019-07-15
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  据报道,美国政府已经开始拍卖下一代移动通信网络(5G网络)的无线电频段了,其中一些关键的、用于地球观测的频率——气象学家担心来自手机和其他设备的5G传输会干扰气象数据的采集。除非监管机构或电信公司采取有效措施减少频率干扰,否则5G无线信号覆盖区域的地球观测卫星将无法准确监测大气中的水蒸气浓度。这些受影响的数据会进入美国和其他国家的气候模型,对全球天气预报造成影响。

  “这是一个全球性问题。”威斯康星大学麦迪逊分校的气象学家乔丹·格斯说。

  此前,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)、美国国家航空航天局(NASA)与负责美国无线网络的联邦通信委员会(FCC)进行了谈判,以保护用于地球观测的频段不受5G信号的干扰。但FCC不久前刚完成了首次5G频谱拍卖,获利近20亿美元,对用于地球观测的频段几乎没有采取保护措施。

  共享无线频谱已对水汽监测产生影响

  由于美国拥有巨大的通信市场,政府如何部署5G网络的决定可能会影响全球其他国家后续监管政策的制订。来自世界各地的监管机构将于10月28日在埃及沙姆沙伊赫召开会议,以确定商用5G频段的国际协议以及可以接受的对地球观测频率的干扰程度。

  天文学家、气象学家和其他科学家长期以来一直致力于与其他用户共享频谱,有时会转向不同频段以防止产生冲突。“但是这是第一次看到‘掌上明珠’受到威胁,我们必须捍卫这些频段。”欧洲媒体中心的气象学家史蒂芬说。

  气象学家视为极为重要的频段包括23.8千兆赫的频率——大气中的水蒸气会在这一频率发出微弱的信号。例如欧洲MetOp探测器专门监测此频率的地球辐射能量,以评估地球上的大气湿度——这些测量可以在白天或夜晚不间断进行,即使存在云。预报员将这些数据输入模型,用于预测风暴和其他天气系统未来几小时和几天内的发展。

  但是,发射几乎相同频率的5G基站将产生看起来很像水蒸气的信号。“我们不知道哪个信号有人工成分。”乔丹·格斯说。如果气象学家将这些不良数据纳入其模型,预测将变得不那么准确。

  期待严格的“降噪”措施

  最近FCC拍卖的频谱涉及两组:一组介于24.25千兆赫和24.45千兆赫之间,另一组介于24.75千兆赫和25.25千兆赫之间。无线设备在该范围的低频段附近发射的信号可能干扰23.8千兆赫频段的水蒸气测量。

  乔丹·格斯说,这种情况类似于隔壁有一个吵闹的邻居。如果那个人用很大的音量听音乐,噪音很可能会通过墙壁进入你的公寓;但如果你能说服这个人把音量调低,你就能安静地睡觉。

  射频工程师以分贝瓦为单位测量噪声。监管机构设定了限制噪音的标准,数值越小(负数)表明噪声控制越严格。拍卖会上,FCC将美国5G网络信号的噪声上限设定在-20分贝瓦,这比其他国家正在考虑设定的可允许噪声要嘈杂得多。例如,欧盟委员会已经为5G基站确定了-42分贝瓦,而世界气象组织(WMO)则推荐-55分贝瓦。

  未来的隐患

  乔丹·格斯表示,目前,对23.8千兆赫和其他对地球观测至关重要的频率的干扰在增加,这些干扰对天气预报的确切影响还有待研究。“但我们失去的频段越多,影响就越大。”他说。

  据报道,NOAA和NASA已经完成对不同级别噪声干扰影响的研究,但研究结果尚未公布。2010年,美国国家科学院、工程院和医学院的报告得出了这样的结论——失去对23.8千兆赫信号的科学访问将使微波频率中有用数据减少30%,而这些数据对全球天气预报有很大贡献。“最坏的情况是天气预报准确性倒退到20世纪80年代的水平,飓风监测预警等受到严重影响。”美国物理学会科学政策分析师乔纳森·贝伦斯说。

  史蒂芬表示,美国的大气数据缺失可能也会严重影响欧洲的天气预报,因为欧洲的天气模式往往受3至4天前美国天气情况的影响。FCC计划于12月开始下一次5G拍卖,这将是该国有史以来最大的拍卖。它将涉及另外三个频段——其中一些频段涉及卫星观测降水、海冰和云。

   (来源:Nature、Texas Standard网站 编译:崔国辉)

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