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美國國家海洋和大氣管理局的衛(wèi)星圖，顯示了美國大陸上空的水蒸氣。圖片來源：《自然》網(wǎng)站

一個全球性的問題出現(xiàn)了。

美國政府已經(jīng)開始拍賣下一代通信網(wǎng)絡(luò)——5G網(wǎng)絡(luò)的無線電頻段，但其中部分頻譜，與一些主要測地衛(wèi)星的工作頻譜非常接近。這讓氣象學(xué)家非常擔(dān)憂，他們認(rèn)為5G信號傳輸很可能會干擾正常的數(shù)據(jù)采集工作，進(jìn)而影響全球天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性。

而據(jù)英國《自然》新聞一篇報道稱，鑒于美國的通信市場規(guī)模龐大，美國政府如何部署5G網(wǎng)絡(luò)的決定，亦可能影響其他國家的后續(xù)監(jiān)管政策。

共享頻譜，“鄰居很吵”怎么辦？

其實(shí)，天文學(xué)家、氣象學(xué)家和其他科學(xué)家早就開始與其他用戶共享觀測頻譜，也會通過轉(zhuǎn)到不同頻段的方式來防止干擾。但這次卻是“有史以來第一次受到威脅”，供職于歐洲中等尺度天氣預(yù)報中心的氣象學(xué)家史蒂芬·英格列說，現(xiàn)在他們開始想方設(shè)法“捍衛(wèi)”這些頻段。

這些極為重要的頻段包含了23.8GHz(千兆赫)——大氣中的水蒸氣會在這一頻率釋放微弱的信號，而歐洲MetOp探測器等衛(wèi)星專職負(fù)責(zé)監(jiān)測這一頻率的地球輻射能量，并以此評估地球上大氣的濕度。這些測量日以繼夜地進(jìn)行著，氣象研究員們會將測量數(shù)據(jù)輸入大氣模型，預(yù)測暴風(fēng)雨和其他天氣系統(tǒng)在接下來幾小時至幾天內(nèi)的變化。

現(xiàn)在的問題是，傳輸頻率幾乎相同的5G基站，會產(chǎn)生與水蒸氣釋放的信號非常類似的信號，造成一定混淆。美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的氣象學(xué)家喬丹·戈爾斯表示：“我們無法判斷信號是否有人工成分。”而數(shù)據(jù)的混淆會讓天氣預(yù)報不再準(zhǔn)確。

喬丹·戈爾斯把這種情況比喻成家隔壁住了一個很吵的鄰居。如果鄰居用超大音量放音樂，噪聲也會干擾你的房間，只能希望鄰居把音量調(diào)低。

開會商討，F(xiàn)CC拿出誠意了嗎？

《自然》文章表示，美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)以及美國國家航空航天局(NASA)正在與掌管美國無線網(wǎng)絡(luò)分配的聯(lián)邦通信委員會(FCC)進(jìn)行一場重要的談判。NOAA和NASA希望，F(xiàn)CC能一起參與保護(hù)地球觀測的頻段，使其不受5G信號干擾。

不過，F(xiàn)CC上個月剛完成首輪5G頻譜的拍賣，人們幾乎沒看到什么保護(hù)措施。

這場拍賣會于4月中旬落下帷幕，中標(biāo)的總金額約20億美元。而在距拍賣會開始不到一周之際，F(xiàn)CC主席帕伊甚至對地球科學(xué)界的持續(xù)擔(dān)憂和修改美國政府立場的請求表達(dá)了他的不耐煩——在寫給商務(wù)部長羅斯和NASA局長布里登斯廷的信中，帕伊強(qiáng)調(diào)特朗普政府應(yīng)盡快推出5G并為其騰出頻譜。

已經(jīng)結(jié)束的拍賣會涉及兩個頻段：24.25—24.45GHz，另一個是24.75—25.25GHz。如果監(jiān)管機(jī)構(gòu)、電信公司不采取措施降低干擾風(fēng)險，那么經(jīng)由美國5G無線信號覆蓋區(qū)上空的測地衛(wèi)星，將無法準(zhǔn)確檢測大氣中的水蒸氣濃度。這一參數(shù)失效可能會影響全球天氣預(yù)報。

通常，監(jiān)管機(jī)構(gòu)都會設(shè)定允許的噪聲上限，數(shù)字越負(fù)表明噪聲控制越嚴(yán)格。此前FCC拍賣將美國5G網(wǎng)絡(luò)信號的噪聲上限設(shè)定在-20分貝瓦，這幾乎比所有國家正在考慮的5G噪聲都要高——歐盟委員會設(shè)定5G基站噪聲上限為-42分貝瓦，世界氣象組織(WMO)推薦上限為-55分貝瓦。

下半年埃及將召開一次相關(guān)會議，來自世界各地的監(jiān)管機(jī)構(gòu)齊聚，共同確定可商用的5G頻段，以及測地信號干擾水平。但法國氣象局專家、領(lǐng)導(dǎo)WMO無線電頻率協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組的埃里克·阿萊克斯表示，由于噪聲測量標(biāo)準(zhǔn)的不同，美國提案所允許的噪聲可能是歐洲提案的150多倍，更是WMO的3000多倍。

氣象不準(zhǔn)，還可能是連鎖反應(yīng)？

這不是美國一家的問題。美國當(dāng)?shù)氐臍庀髮W(xué)者當(dāng)然需要準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為模型參數(shù)，但實(shí)際上，參數(shù)的失效可能會影響全球的天氣預(yù)報。

據(jù)悉，NOAA和NASA已經(jīng)完成了對不同噪聲干擾水平所產(chǎn)生影響的研究。在美國國會可能不止一次的正式要求下，該研究至今尚未公諸于眾。而據(jù)2010年一份來自美國國家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)院的報告得出的結(jié)論，如果科學(xué)家們無法獲得23.8GHz頻段傳輸?shù)男盘枺蜁?0%的微波頻率數(shù)據(jù)——這些有用數(shù)據(jù)對全球天氣預(yù)報來說至關(guān)重要。

史蒂芬·英格列表示，如果缺失美國的大氣數(shù)據(jù)，歐洲的天氣預(yù)報就會受到嚴(yán)重影響，因為歐洲的天氣模式往往取決于之前三四天美國的天氣情況。

NOAA隸屬的美國商務(wù)部則表示：將堅定支持美國政府鞏固其5G領(lǐng)導(dǎo)地位的相關(guān)政策，同時持續(xù)推進(jìn)政府和科研層面的重大項目。

NASA局長布里登斯廷拒絕發(fā)表評論，但在4月的一次會議上他表達(dá)了自己對此事的憂慮，“這問題關(guān)系重大”，他說。

FCC的下一輪5G拍賣計劃將于今年12月啟動，這也將是美國史上最大規(guī)模的一次拍賣。新一輪的拍賣還將增加三個頻段帶——其中依然包括了衛(wèi)星工作頻段，科學(xué)家們一直用它來觀測降水、海冰和云層。