Questa settimana ci sono stati numerosi articoli sui media riguardo a una grave minaccia alla previsione meteorologica: la vendita dello spettro elettromagnetico per il nuovo servizio di telefonia cellulare 5G. Il problema è che alcune delle lunghezze d'onda messe all'asta per il 5G sono fondamentali per una classe importante di satelliti meteorologici, con segnali 5G che potenzialmente minano la nostra capacità di prevedere il tempo.
Attualmente, le tecnologie dei telefoni cellulari 4G forniscono circa 100 megabit al secondo (100 milioni di bit al secondo) di velocità di comunicazione, mentre il servizio 5G proposto potrebbe raggiungere 10 gigabit al secondo (10 miliardi di bit al secondo). Il download di filmati e animazioni sarebbe molto più rapido, con connessioni cablate che diventano meno importanti per la maggior parte degli usi.
Ma per raggiungere questo tipo di servizio è necessaria una più ampia autostrada di comunicazione, il che significa l'uso di più dello spettro elettromagnetico . L'energia elettromagnetica, come radio, microonde e luce visibile, è caratterizzata da intervalli di lunghezza d'onda e frequenza. L'uso di queste lunghezze d'onda è controllato dal nostro governo, che può mettere all'asta determinate bande di frequenza / lunghezza d'onda.
Tra lo spettro recentemente messo all'asta dalla FCC per 5G c'è una banda di frequenze vicino a 24 GHz (GHz è gigahertz, o un miliardo di cicli al secondo). Sfortunatamente, questo è vicino a 23,8 GHz, una frequenza in cui il vapore acqueo emette radiazioni a microonde e che viene utilizzato dai satelliti meteorologici per determinare le proprietà tridimensionali dell'atmosfera. E questa informazione è molto importante per fornire la descrizione dell'atmosfera che è richiesta per la previsione numerica del tempo.
Perché le informazioni meteorologiche sui satelliti sono importanti per la previsione numerica del tempo
La previsione numerica del tempo, il fondamento di tutte le previsioni meteorologiche, dipende dall'assicurare una descrizione completa e tridimensionale di quell'atmosfera, nota come inizializzazione . Migliore è l'inizializzazione, migliore è la previsione.
Uno dei motivi principali per cui le previsioni meteorologiche numeriche moderne sono diventate così buone è che i satelliti meteorologici ora forniscono dati 3D su tutto il pianeta. Anche oltre gli oceani remoti e le regioni polari. Circa il 95% del volume totale di informazioni meteorologiche proviene ora dai satelliti meteorologici.
Prima dei satelliti meteorologici, le radiosonde erano la principale fonte di informazioni meteorologiche sopra la superficie
E la fonte più importante di informazioni meteorologiche proviene da una collezione di satelliti che contengono sirene a microonde. Questi satelliti osservano la terra rilevando la radiazione a microonde emessa dal vapore acqueo, dall'acqua liquida, dal ghiaccio e dalla superficie.
La quantità di radiazioni emesse può essere correlata alla temperatura. E diverse lunghezze d'onda / frequenze rivelano le condizioni a diversi livelli dell'atmosfera. Per dirla in altro modo, rilevando le emissioni a varie lunghezze d'onda, si può garantire un profilo delle temperature a vari livelli nell'atmosfera. Un po 'come avere radiosondes (osservazioni meteorologiche lanciate da palloni) ovunque. Informazioni molto preziose
L'unità sirena a microonde sul satellite AMSU-A
Qual è il più prezioso di tutte le osservazioni satellitari?
Satelliti con sirene a microonde come AMSU-A (vedi sotto). La piattaforma ALONE ha contribuito a una riduzione del 17% dell'errore previsto nel modello globale del Centro europeo (il migliore del mondo)
AMSU A guarda l'atmosfera in 15 bande o canali di lunghezza d'onda / frequenza , compreso il rilevamento dell'atmosfera a lunghezze d'onda che il vapore acqueo atmosferico ha picchi di emissione (vedi sotto).
Il canale 1 è a 23,8 GHz. Il problema è che la FCC ha venduto 24 GHz, che è molto vicino a 23,6 GHz. E se i trasmettitori 5G non sono di alta qualità, con scarsa diffusione alle frequenze vicine, potrebbero interferire con i satelliti meteorologici a microonde.
Perché? Perché i satelliti meteorologici hanno ricevitori molto sensibili perché stanno cercando di percepire le deboli emissioni di microonde del vapore acqueo atmosferico. Questi sensori potrebbero essere travolti dalla TRASMISSIONE attiva nelle lunghezze d'onda vicine da migliaia di trasmissioni di celle cellulari 5G o altre fonti.
E il problema è anche peggio di quello . La FCC sta pianificando di mettere all'asta più lunghezze d'onda / frequenze, alcune delle quali sono vicine ad altre bande di lunghezza d'onda / frequenza utilizzate dai satelliti meteorologici.
Il potenziale danno alla previsione numerica degli Stati Uniti e di tutto il mondo interferendo con la banda a 23,8 GHz è certamente reale, ma difficile da quantificare esattamente.
Innanzitutto, dipenderà dalle caratteristiche dei trasmettitori 5G e fino a che punto contamineranno le bande di osservazione meteorologiche vicine.
Secondo, dipende da quante bande di lunghezze d'onda sarebbero interessate.
In terzo luogo, la copertura del telefono cellulare non include l'intero pianeta. Un'analisi suggerisce che solo il 34% della superficie terrestre ha una copertura cellulare, suggerendo che circa il 90% del pianeta sarebbe privo di interferenze (il 71% della superficie terrestre è coperta dall'acqua). Ma se i piani per stabilire il satellite basato su satellite sulle navi commerciali e sull'aviazione si realizzeranno, il problema sarebbe molto peggiore.
NOAA, NASA e US Navy sono piuttosto preoccupati per questo problema, con la Marina che scrive una forte dichiarazione del potenziale danno. Giovedì, l'amministratore di NOAA Neil Jacobs ha avvertito di una potenziale perdita di 1/3 delle attuali abilità di previsione. Questi avvertimenti devono essere presi sul serio.
La chiave ora è avere uno stretto coordinamento tra FCC e NOAA / NASA / DOD, così come altri attori internazionali, per garantire che gli spettri vicini alle frequenze di osservazione del tempo non vengano utilizzati e, se ci sono, investimenti in trasmettitori di alta qualità , con filtri efficaci, sono richiesti dalla legge.
L'abilità di previsione migliorata derivata dai satelliti meteorologici ha avuto un enorme impatto positivo sul salvataggio di vite e proprietà e sulla promozione della crescita economica. Devono essere intraprese azioni ragionevoli per proteggere il valore delle osservazioni meteorologiche dallo spazio.
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