美国政府已开始拍卖用于下一代通信网络（称为 5G）的无线电频率频段。但其中一些频率与卫星用于关键地球观测的频率非常接近，气象学家担心 5G 传输可能会干扰他们的数据收集。
除非监管机构或电信公司采取措施降低干扰风险，否则飞越美国 5G 无线覆盖区域的地球观测卫星将无法准确检测大气中的水汽浓度。美国和其他国家的气象学家依靠这些数据来输入他们的模型；如果没有这些信息，全球的天气预报可能会受到影响。
威斯康星大学麦迪逊分校的气象学家乔丹·格思说：“这是一个全球性问题。”
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保未来有关塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事的传播。
美国国家海洋和大气管理局（NOAA）和美国国家航空航天局（NASA）目前正与负责监管美国无线网络的联邦通信委员会（FCC）进行一场高风险的谈判。NOAA 和 NASA 已要求 FCC 与他们合作，在 5G 推出时保护用于地球观测的频率免受干扰。但 FCC 在几乎没有保护措施的情况下拍卖了第一批 5G 频谱。拍卖于 4 月 17 日结束，收入近 20 亿美元。
共享天空
由于美国是一个如此庞大的通信市场，政府在如何部署 5G 方面做出的决定很可能会影响全球关于如何监管该技术的讨论。来自世界各地的监管机构将于 10 月 28 日开始在埃及沙姆沙伊赫举行会议，以制定国际协议，规定哪些频率公司可以使用 5G 传输，以及与地球观测频率的可接受的干扰程度。
天文学家、气象学家和其他科学家长期以来一直在努力与其他用户共享频谱，有时会转移到不同的频率以防止冲突。但英国雷丁欧洲中期天气预报中心的气象学家斯蒂芬·英格利希说：“这是我们第一次看到对我们所谓的频率的王冠的威胁，这些频率是我们绝对必须不惜一切代价捍卫的。”
其中包括 23.8 千兆赫的频率，大气中的水汽在该频率发出微弱的信号。诸如欧洲 MetOp 探测器之类的卫星会监测地球在该频率辐射出的能量，以评估下方大气中的湿度——即使有云，也可以在白天或夜间进行测量。预报员将这些数据输入模型，以预测风暴和其他天气系统在未来几个小时和几天内将如何发展。
但是，一个以几乎相同频率传输的 5G 基站将产生一个看起来很像水蒸气的信号。“我们不会知道该信号不是完全自然的，”格思说。如果气象学家将这些错误数据纳入他们的模型，预报的准确性就会降低。
嘈杂的邻居
最近的 FCC 拍卖涉及 2 组频率：一组在 24.25 至 24.45 千兆赫之间，另一组在 24.75 至 25.25 千兆赫之间。在该范围的较低端附近传输的无线设备可能会干扰 23.8 千兆赫的水蒸气测量。《自然》杂志就此事向 FCC 征求意见，但 FCC 未予回应。
格思说，这种情况类似于有一个嘈杂的邻居在隔壁。如果那个人播放音乐，很多噪音可能会穿过墙壁进入你的公寓。但是，如果您能说服那个人调低音乐，您将能够睡得更安稳。
射频工程师以分贝瓦特为单位测量噪声。监管机构设定了限制允许噪声的控制措施；负数越大，表示控制措施越严格。FCC 的拍卖将美国 5G 网络的噪声限制设定为 -20 分贝瓦特，这比几乎所有其他国家对其系统考虑的阈值都要嘈杂得多。例如，欧盟委员会已将 5G 基站的噪声限制确定为 -42 分贝瓦特，而世界气象组织 (WMO) 建议为 -55 分贝瓦特。
许多人希望 WMO 的数字能够影响监管机构在埃及会议上采用严格的全球噪声标准。由于规模的制定方式，美国的提案将允许比欧洲提案高出 150 多倍的噪声，并且比 WMO 计划高出 3,000 多倍，法国图卢兹的 Météo-France 气象学家、WMO 射频协调指导小组负责人埃里克·阿莱克斯说。
未来的担忧
格思说，关于在 23.8 千兆赫和其他对地球观测至关重要的频率上干扰增加时，天气预报究竟会变得有多糟糕的研究相对较少。“但是我们损失越多，影响就越大，”他说。
据报道，NOAA 和 NASA 已经完成了一项关于不同级别噪声干扰影响的研究，但该研究尚未公开，尽管国会至少提出过一份正式请求。美国国家科学、工程和医学研究院 2010 年的一份报告的结论是，失去对 23.8 千兆赫信号的科学访问权限将消除微波频率中 30% 的有用数据，而微波频率对全球天气预报的贡献很大。
英格利希说，没有来自美国的的大气数据可能会严重损害欧洲的预报，欧洲的天气模式通常由 3-4 天前美国的状况所引导。
负责监督 NOAA 的商务部表示，“强烈支持政府在确保关键政府和科学任务的同时，促进美国在安全 5G 网络中的领导地位的政策。” NASA 局长吉姆·布里登斯廷拒绝置评，但在本月早些时候的机构会议上详细谈到了他对 5G 的担忧。“这是一件大事，”布里登斯廷说。
FCC 计划在 12 月开始其下一次 5G 拍卖，这将是该国规模最大的一次。它将涉及另外三个频段——其中一些频段用于卫星观测降水、海冰和云。
本文经许可转载，首次发表于 2019 年 4 月 26 日。