太贪心？美国拍卖5G频谱，扰乱了当地天气预报！
中国气象报社 出品
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，甚至包括一些关键的、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。
果不其然！
尽管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，但看看FCC不久前刚完成的首次5G频谱拍卖吧——他们获利近20亿美元，却几乎没有对用于地球观测的频段采取任何保护措施。
天文学家、气象学家和其他科学家长期以来一直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。
该卫星云图显示了美国大陆上方的水蒸气分布。图片来源：NOAA
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。
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频段的国际协议及可以接受的对地球观测频率的干扰程度。
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。
浅蓝色代表全球5G候选频段；深蓝色代表地球观测频段。水汽监测频段为23.8GHz，雨雪为36-37GHz，大气温度为50.2-50.4GHz，云和冰为86-92GHz。图片来源：国际电信联盟
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。
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。”
图片来源：NASA
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。
卫星传输受到干扰时，天气预报准确率会受到影响。图片来源：《华盛顿邮报》
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，这将是美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。
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频段的国际协议及可以接受的对地球观测频率的干扰程度。
可以预期的是，这场大会必将备受瞩目！
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中国气象报社出品
本文来源：Nature、Texas Standard网站
编译：中国气象报记者崔国辉
微信编辑：刷克
投稿咨询：010-58993075（段老师）
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