全球首次！南信大教師團(tuán)隊“5G”解鎖極端天氣預(yù)測新密碼
來源： 紫牛新聞
2025-12-22 20:30:00
每當(dāng)狂風(fēng)暴雨來襲，過去依賴有限觀測站的氣象預(yù)報常顯乏力，如今，這一困境有望被5G信號打破。記者從南京信息工程大學(xué)了解到，該校智協(xié)飛教授團(tuán)隊和袁潮霞教授團(tuán)隊，聯(lián)合中國移動、中國氣象局等團(tuán)隊完成全球首次基于5G基站進(jìn)行氣象精準(zhǔn)預(yù)報的試點(diǎn)驗證，預(yù)測極端天氣準(zhǔn)確率最高提升80%。
直擊痛點(diǎn)，突破極端天氣預(yù)測局限
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)厝罕姷纳敭a(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)歷階段性強(qiáng)降水高峰。
如何提升強(qiáng)降雨天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率？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(qiáng)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(diǎn)間距大，難以捕捉局部地區(qū)突發(fā)極端天氣。
近日，南京信息工程大學(xué)智協(xié)飛教授團(tuán)隊和袁潮霞教授團(tuán)隊聯(lián)合中國移動、中國氣象局等參與的此試點(diǎn)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%。
創(chuàng)新技術(shù)，5G基站變身“氣象哨兵”
“我們通過實驗測試發(fā)現(xiàn)，通過5G基站自帶的雙頻北斗高精度授時系統(tǒng)也可以進(jìn)行大氣水汽含量的估算，GNSS信號時延的長短與基站上空云團(tuán)的水汽含量的高低直接相關(guān)，當(dāng)云團(tuán)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)?！敝袊苿诱憬揪W(wǎng)絡(luò)部技術(shù)專家王科鉆介紹。
智協(xié)飛教授團(tuán)隊與中國移動浙江公司共同合作，對比分析了2025年5月8日浙江短時強(qiáng)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(yuǎn)超傳統(tǒng)水汽觀測站的分鐘級；強(qiáng)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(qiáng)降水范圍和位置預(yù)報更精準(zhǔn)。
袁潮霞團(tuán)隊還利用5G GNSS信號和深度學(xué)習(xí)進(jìn)行實時三維風(fēng)場預(yù)測的研究，首次提出并驗證了一個名為G-WindCast的創(chuàng)新深度學(xué)習(xí)框架，能夠利用5G全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）信號強(qiáng)度變化，實現(xiàn)高精度、實時（提前5-30分鐘）的三維大氣風(fēng)場預(yù)測。
前景廣闊，解鎖防災(zāi)減災(zāi)新密碼
目前，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(qiáng)，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。該項目成功榮獲由工業(yè)和信息化部主辦的第八屆“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽全國賽一等獎。
記者了解到，南京信息工程大學(xué)將繼續(xù)加強(qiáng)局校、校企合作，借助衛(wèi)星水汽通道反演大氣風(fēng)場技術(shù)進(jìn)一步探索水汽導(dǎo)風(fēng)技術(shù)應(yīng)用，填補(bǔ)“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，進(jìn)而為守護(hù)人民生命財產(chǎn)安全貢獻(xiàn)更多智慧與力量。
揚(yáng)子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子
供圖：南京信息工程大學(xué)
校對 陶善工