美國政府已開始拍賣用於下一代通訊網路（稱為 5G）的無線電頻率頻段。但其中一些頻率與衛星用於關鍵地球觀測的頻率非常接近，氣象學家擔心 5G 傳輸可能會干擾他們的資料收集。
除非監管機構或電信公司採取措施降低干擾風險，否則飛越美國 5G 無線覆蓋區域的地球觀測衛星將無法準確檢測大氣中的水汽濃度。美國和其他國家的氣象學家依靠這些資料來輸入他們的模型；如果沒有這些資訊，全球的天氣預報可能會受到影響。
威斯康星大學麥迪遜分校的氣象學家喬丹·格思說：“這是一個全球性問題。”
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美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）和美國國家航空航天局（NASA）目前正與負責監管美國無線網路的聯邦通訊委員會（FCC）進行一場高風險的談判。NOAA 和 NASA 已要求 FCC 與他們合作，在 5G 推出時保護用於地球觀測的頻率免受干擾。但 FCC 在幾乎沒有保護措施的情況下拍賣了第一批 5G 頻譜。拍賣於 4 月 17 日結束，收入近 20 億美元。
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由於美國是一個如此龐大的通訊市場，政府在如何部署 5G 方面做出的決定很可能會影響全球關於如何監管該技術的討論。來自世界各地的監管機構將於 10 月 28 日開始在埃及沙姆沙伊赫舉行會議，以制定國際協議，規定哪些頻率公司可以使用 5G 傳輸，以及與地球觀測頻率的可接受的干擾程度。
天文學家、氣象學家和其他科學家長期以來一直在努力與其他使用者共享頻譜，有時會轉移到不同的頻率以防止衝突。但英國雷丁歐洲中期天氣預報中心的氣象學家斯蒂芬·英格利希說：“這是我們第一次看到對我們所謂的頻率的王冠的威脅，這些頻率是我們絕對必須不惜一切代價捍衛的。”
其中包括 23.8 千兆赫的頻率，大氣中的水汽在該頻率發出微弱的訊號。諸如歐洲 MetOp 探測器之類的衛星會監測地球在該頻率輻射出的能量，以評估下方大氣中的溼度——即使有云，也可以在白天或夜間進行測量。預報員將這些資料輸入模型，以預測風暴和其他天氣系統在未來幾個小時和幾天內將如何發展。
但是，一個以幾乎相同頻率傳輸的 5G 基站將產生一個看起來很像水蒸氣的訊號。“我們不會知道該訊號不是完全自然的，”格思說。如果氣象學家將這些錯誤資料納入他們的模型，預報的準確性就會降低。
嘈雜的鄰居
最近的 FCC 拍賣涉及 2 組頻率：一組在 24.25 至 24.45 千兆赫之間，另一組在 24.75 至 25.25 千兆赫之間。在該範圍的較低端附近傳輸的無線裝置可能會干擾 23.8 千兆赫的水蒸氣測量。《自然》雜誌就此事向 FCC 徵求意見，但 FCC 未予回應。
格思說，這種情況類似於有一個嘈雜的鄰居在隔壁。如果那個人播放音樂，很多噪音可能會穿過牆壁進入你的公寓。但是，如果您能說服那個人調低音樂，您將能夠睡得更安穩。
射頻工程師以分貝瓦特為單位測量噪聲。監管機構設定了限制允許噪聲的控制措施；負數越大，表示控制措施越嚴格。FCC 的拍賣將美國 5G 網路的噪聲限制設定為 -20 分貝瓦特，這比幾乎所有其他國家對其系統考慮的閾值都要嘈雜得多。例如，歐盟委員會已將 5G 基站的噪聲限制確定為 -42 分貝瓦特，而世界氣象組織 (WMO) 建議為 -55 分貝瓦特。
許多人希望 WMO 的數字能夠影響監管機構在埃及會議上採用嚴格的全球噪聲標準。由於規模的制定方式，美國的提案將允許比歐洲提案高出 150 多倍的噪聲，並且比 WMO 計劃高出 3,000 多倍，法國圖盧茲的 Météo-France 氣象學家、WMO 射頻協調指導小組負責人埃裡克·阿萊克斯說。
未來的擔憂
格思說，關於在 23.8 千兆赫和其他對地球觀測至關重要的頻率上干擾增加時，天氣預報究竟會變得有多糟糕的研究相對較少。“但是我們損失越多，影響就越大，”他說。
據報道，NOAA 和 NASA 已經完成了一項關於不同級別噪聲干擾影響的研究，但該研究尚未公開，儘管國會至少提出過一份正式請求。美國國家科學、工程和醫學研究院 2010 年的一份報告的結論是，失去對 23.8 千兆赫訊號的科學訪問許可權將消除微波頻率中 30% 的有用資料，而微波頻率對全球天氣預報的貢獻很大。
英格利希說，沒有來自美國的的大氣資料可能會嚴重損害歐洲的預報，歐洲的天氣模式通常由 3-4 天前美國的狀況所引導。
負責監督 NOAA 的商務部表示，“強烈支援政府在確保關鍵政府和科學任務的同時，促進美國在安全 5G 網路中的領導地位的政策。” NASA 局長吉姆·布里登斯廷拒絕置評，但在本月早些時候的機構會議上詳細談到了他對 5G 的擔憂。“這是一件大事，”布里登斯廷說。
FCC 計劃在 12 月開始其下一次 5G 拍賣，這將是該國規模最大的一次。它將涉及另外三個頻段——其中一些頻段用於衛星觀測降水、海冰和雲。
本文經許可轉載，首次發表於 2019 年 4 月 26 日。