重大突破：5G基站助力預(yù)測極端天氣，準(zhǔn)確率最高提升80%

日前，中國移動浙江公司聯(lián)合中國氣象局完成全球首次利用5G基站進行氣象精準(zhǔn)預(yù)報的試點驗證，開創(chuàng)性地實現(xiàn)“通信塔即水汽觀測站”。這項突破性技術(shù)可有效解決傳統(tǒng)氣象水汽觀測站點位有限、成本高昂的痛點，推動天氣預(yù)報準(zhǔn)確率顯著提升。

近年來，在全球變暖的大背景下，極端降水在中國北方發(fā)生頻率增加約30%，這給當(dāng)?shù)厝罕姷纳�命財產(chǎn)安全帶來了巨大的危害。專家普遍認(rèn)為，未來中東部尤其是華北、西南部分區(qū)域?qū)⒕S持暖濕化趨勢，并可能經(jīng)歷階性強降水高峰。

如何提升強降雨天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率？由于強降雨天氣通常由中小尺度的對流系統(tǒng)引起，具有“空間尺度小、生命史短、突發(fā)性強”的特點，因此提高局部強降雨預(yù)報的準(zhǔn)確率一直是氣象行業(yè)的挑戰(zhàn)難題。

據(jù)了解，當(dāng)前我國采用了通過水汽觀測站收集GNSS系統(tǒng)（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）衛(wèi)星信號變化數(shù)據(jù)，分析水汽含量等大氣關(guān)鍵參數(shù)，得出強降雨預(yù)報情況。但水汽觀測站建設(shè)成本高，覆蓋率偏低，目前全國僅有2300余個，且站點間距大，難以捕捉局部地區(qū)突發(fā)極端天氣。

專業(yè)水汽觀測站

“我們通過實驗測試發(fā)現(xiàn)，通過5G基站自帶的GNSS系統(tǒng)也可以用于大氣水汽含量的估算，GNSS信號時延的長短與基站上空云團的水汽含量的高低直接相關(guān)，當(dāng)云團水汽含量變多時，時延就會變大，因此，基于5G基站信號時延反演水汽含量，就可以得出預(yù)報的關(guān)鍵數(shù)據(jù)�！闭憬�移動網(wǎng)絡(luò)部技術(shù)專家王科鉆介紹。“中國移動有百萬級5G基站，覆蓋廣泛，每一座5G基站就相當(dāng)于GNSS/MET水汽觀測站，通過激活這些‘水汽觀測站’獲取的水汽數(shù)據(jù)規(guī)模更大，時效更強，無需改造就可直接復(fù)用，可大幅節(jié)約水汽觀測站的建設(shè)成本，得出高時空分辨率的大氣水汽分布，有助于提高局部極端天氣的精準(zhǔn)預(yù)報能力、提升災(zāi)害預(yù)警的及時性，有望在抗災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮重要作用�！�

據(jù)了解，此次中國氣象局與浙江移動共同開展的試點工作取得了重大突破，試驗周期為74天，1700個5G基站GNSS系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星信號變化數(shù)據(jù)回傳共享給氣象部門，用于反演水汽數(shù)據(jù)，經(jīng)驗證，降雨量預(yù)測精度最高可以提升80%。

氣象研究人員對比分析了2025年5月8日浙江短時強降雨、2024年10月臺風(fēng)“康妮”的過程，融合5G基站GNSS ZTD 水汽數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的預(yù)報結(jié)果，其降水預(yù)報結(jié)果與實況最為接近。經(jīng)驗證，基于5G基站GNSS的氣象短臨精準(zhǔn)預(yù)報的數(shù)據(jù)采集回傳頻率可提升至100毫秒/次，遠超傳統(tǒng)水汽觀測站為分鐘級；強降水位置定位精度從27km×27km精確至1km×1km，定位從區(qū)縣級到街道級，強降水范圍和位置預(yù)報更精準(zhǔn)。

氣象專家認(rèn)為，盡管通信基站所處環(huán)境復(fù)雜，但將通信基站數(shù)據(jù)與氣象局?jǐn)?shù)據(jù)融合后，觀測點數(shù)量大幅增加，為數(shù)值模式提供了更豐富、更密集、覆蓋區(qū)域更廣的對流層水汽信息，為改進高分辨率數(shù)值預(yù)報結(jié)果奠定了重要基礎(chǔ)。

后續(xù)，中國移動將聯(lián)合中國氣象局、南京信息工程大學(xué)探索水汽導(dǎo)風(fēng)技術(shù)應(yīng)用（借助衛(wèi)星水汽通道反演大氣風(fēng)場技術(shù)），填補 “晴空風(fēng)”的氣象預(yù)報空白，推動GNSS數(shù)據(jù)在氣象災(zāi)害研判上發(fā)揮更大價值。

通過舟山強降雨天氣的水汽預(yù)測試驗，證明同化后強降水范圍和位置預(yù)報更好，強降水漏報區(qū)域得到了改善。