(德國之聲中文網)如今天氣預報比以往任何時候都更加准確。這主要是由於地球觀測衛星在全球範圍內收集了大量與天氣有關的各種准確數據。之後這些數據被輸入計算機的天氣預報模擬程序進行匯總篩選。

眾多數據中包括大氣中的水蒸氣含量,也就是蒸發的氣態水。這種水是看不見的,只有在其冷卻凝結後,才會形成雲層和降雨。歐洲航天局(ESA)和美國國家航天局(NASA)的衛星便擔負著氣候檢測的任務。

本文來自 雪花台灣,本文標題:5G移動通信是否干擾天氣預報? ,轉載請保留本聲明!

對氣象學家來說,讓水蒸氣變得肉眼可見非常重要。只有獲得了准確的數據,才能更精確地預測龍卷風、颶風、台風或暴風雨登陸的時間和地點。但是,如果不知道水蒸氣的具體數據,預報有可能會發生相距數百公裡的誤差。做出的預警時間也可能是錯誤的,給人類帶來危險。

水蒸氣分子的自身輻射

氣象衛星使用無源傳感器測量大氣中的水蒸氣。23.6至24 GHz頻譜範圍內的極弱微波信號提供著最重要的信息。

波恩大學通用和實驗氣象學系的希莫爾( Clemens Simmer)教授說,"輻射產生於水分子轉速的極其微小的變化。""這條水汽吸收線的中心位於22.235 GHz。其他氣體和雲對該區域幾乎沒有影響。因此,我們僅在那裡測量水蒸氣。這種輻射就如同爐灶散發熱量。我們要測量的只是1釐米波長範圍內的輻射。"

圖文 希莫爾教授擔心採用了5G技術後,某些區域對衛星來說成為盲區

進入頻率範圍

問題是,2019年在沙姆沙伊赫舉行的國際電信聯盟(ITU)世界大會上宣布,新的5G網路的傳輸範圍應為24.25至27.5 GHz。這意味著只有0.25 GHz的帶寬能夠將移動無線電區域與對氣象學家非常重要的水蒸氣頻譜區隔離開來。因此,移動通信天線和終端設備幾乎不可避免地會干擾氣象學家的工作。

希莫爾教授警告說:"在24GHz頻段內,設備發出的輻射不會停止,因為每個具有一定帶寬的發射器都在發射信號。""帶寬無法避免,所以總在這一領域進行干擾。"

此外,水蒸氣凝結的輻射頻段非常微弱。希莫爾教授解釋說:"水蒸氣分子中的能量變化非常低,本來就很難捕捉,因為即使最小的一點雜質也會干擾信號。""因此,對於低於24 GHz頻段的發射器的頻譜設定極限值應該非常低。"

發射機小 作用大

當今氣象衛星上的微波傳感器的區域解析度大約達到10至30公裡。臨界頻率範圍內,只要有一個固定的移動電信天線或一部移動電話都有可能使相應區域的衛星測量變得毫無價值。



最初是城市中心和居民住宅區的衛星接收信號尤其受到影響。但是由於5G將能夠支持自動駕駛,因而遠離城市的道路和高速公路也將很快受到影響。希莫爾說:"我們有很多船和飛機肯定會使用5G。因此,我們在全世界都會遇到這些干擾。"

爭奪頻譜的戰鬥

現在,為氣象學家保留的頻率區域不斷受到第三方的"入侵"。比如在頻率1.4 GHz附近的L波段。歐洲航天局(ESA)的SMOS地球觀測衛星便在那裡測量大陸上的土壤濕度和海面的含鹽度。

希莫爾教授說:"土壤濕度越大,散發的能量就越少。這是我們可以進行測量的,而且這種測量已用於天氣預報。"希莫爾說:"目前為了過濾數據,確定哪些是干擾哪些是測量信號,為此所使用的預處理計算方法非常復雜,其間會導致一些數據丟失。"

進入市場便無後路5G

為了至少減少對氣象衛星的一些干擾,世界氣象組織(WMO)要求發射器的功率進行限制。例如,相鄰頻帶區域發射器的發射功率最高不得超過-55 dBW(分貝瓦特),終端的發射功率應為-51dBW,相當於發射功率不到10微瓦。

但是,2019年在埃及沙姆沙伊赫舉行的世界無線通信大會上,談判人員無視氣象學家的這些嚴格要求,決定先將發射功率限定在-33 dBW,也就是相當於1毫瓦的發射功率。到2027年再開始實行更嚴格的規定,將發射機的發射功率設定為-39 dBW,終端設備為-35 dBW。

希莫爾教授警告說,這對氣象學家來說可能為時已晚。尤其是在5G引入的關鍵階段,現在便可以預見,不夠符合標準的發射設備將充斥全球市場。他說:"我不知道是否還能夠讓車輪倒轉。"

氣候測量系列面臨風險

波恩大學的通用和實驗氣象學教授希莫爾擔心,電信運營商、氣象學家和當局之間的爭議還遠遠沒有結束。他表示:"下一步是在30s GHz的高頻率區域做點什麼。這是我們可以很好的確定雲層水量的唯一區域。"

即使是對這一區域,無線電和電信開發商也早已虎視眈眈。一旦它們闖入,氣象學家的工作將更加困難。因為要在這樣的頻率範圍內保障良好的傳輸信號,就需要更多的設備。希莫爾教授說:"頻率越高,大氣層的滲透性就越差。因此必須擁有更密集的發射和接收器網路。"

這些頻率範圍已經為天氣觀測保留了三十到四十年的時間。如果氣象學家們在引入5G的鬥爭中失敗了,那麼今後還有更高的區域可能會面臨"失守"。

現在世界氣象組織尚未放棄其抗爭。它正在和歐洲中期天氣預報中心(ECMWF)一起,繼續為製造商制定更嚴格的規則和要求而努力。