全球首次！南信大教師團隊“5G”解鎖極端天氣預測新密碼
來源： 紫牛新聞
2025-12-22 20:30:00
每當狂風暴雨來襲，過去依賴有限觀測站的氣象預報常顯乏力，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了解到，該校智協(xié)飛教授團隊和袁潮霞教授團隊，聯(lián)合中國移動、中國氣象局等團隊完成全球首次基于5G基站進行氣象精準預報的試點驗證，預測極端天氣準確率最高提升80%。
直擊痛點，突破極端天氣預測局限
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?shù)厝罕姷纳敭a安全帶來了巨大的危害。專家普遍認為，未來中東部尤其是華北、西南部分區(qū)域將維持暖濕化趨勢，并可能經歷階段性強降水高峰。
如何提升強降雨天氣預報的準確率？據(jù)了解，當前我國采用了通過水汽觀測站收集GNSS系統(tǒng)（全球導航衛(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鍵參數(shù)，得出強降雨預報情況。但水汽觀測站建設成本高，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。
近日，南京信息工程大學智協(xié)飛教授團隊和袁潮霞教授團隊聯(lián)合中國移動、中國氣象局等參與的此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)，經驗證，降雨量預測精度最高可以提升80%。
創(chuàng)新技術，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的水汽含量的高低直接相關，當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，就可以得出預報的關鍵數(shù)據(jù)?！敝袊苿诱憬揪W絡部技術專家王科鉆介紹。
智協(xié)飛教授團隊與中國移動浙江公司共同合作，對比分析了2025年5月8日浙江短時強降雨、2024年10月臺風“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)的預報結果，其降水預報結果與實況最為接近。
經驗證，基于5G基站GNSS的氣象短臨精準預報的數(shù)據(jù)采集回傳頻率可提升至100毫秒/次，遠超傳統(tǒng)水汽觀測站的分鐘級；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報更精準。
袁潮霞團隊還利用5G GNSS信號和深度學習進行實時三維風場預測的研究，首次提出并驗證了一個名為G-WindCast的創(chuàng)新深度學習框架，能夠利用5G全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）信號強度變化，實現(xiàn)高精度、實時（提前5-30分鐘）的三維大氣風場預測。
前景廣闊，解鎖防災減災新密碼
目前，百萬級5G基站覆蓋廣泛，每一座5G基站就相當于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用，可大幅節(jié)約水汽觀測站的建設成本，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預報能力、提升災害預警的及時性，有望在抗災減災方面發(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應用征集大賽全國賽一等獎。
記者了解到，南京信息工程大學將繼續(xù)加強局校、校企合作，借助衛(wèi)星水汽通道反演大氣風場技術進一步探索水汽導風技術應用，填補“晴空風”的氣象預報空白，推動GNSS數(shù)據(jù)在氣象災害研判上發(fā)揮更大價值，進而為守護人民生命財產安全貢獻更多智慧與力量。
揚子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子
供圖：南京信息工程大學
校對 陶善工