شبکه‌های بیسیم 5G؛ تهدیدی برای پیش‌بینی‌های آبوهوایی
دولت آمریکا بلوک‌های فرکانس‌های رادیویی بیسیم را که قرار است در نسل جدید شبکه‌های ارتباطی یعنی 5G مورد استفاده قرار گیرد، به مزایده گذاشته است. برخی از این فرکانس‌ها نزدیک به فرکانس‌هایی هستند که ماهواره‌ها از آن‌ها برای مشاهدات زمینی استفاده می‌کنند و هواشناسان از این موضوع نگرانند که انتقال داده‌ها ازطریق این شبکه‌ها در جمع‌آوری اطلاعات هواشناسی تداخل ایجاد کند
اگر قانون‌گذاران یا شرکت‌های مخابراتی اقداماتی در راستای کاهش خطر این تداخل امواج انجام ندهند، ماهواره‌های مشاهده کننده‌ی زمین بر فراز کشور آمریکا که دارای پوشش بیسیم 5G است، قادر نخواهند بود غلظت بخار آب موجود در اتسمفر را به‌درستی تشخیص دهند. هواشناسان در آمریکا و کشورهای دیگر از این داده‌ها برای تغذیه‌ی مدل‌های هواشناسی خود استفاده می‌کنند و بدون وجود این اطلاعات احتمالا پیش‌بینی‌های جهانی آبوهوایی با مشکل رو‌به‌رو خواهد شد. جوردن گرث، دانشمند هواشناس از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، اختلال در عملکرد ماهواره‌های هواشناسی را مشکلی جهانی می‌داند.
در حال حاضر، اداره‌ی ملی اقیانوسی و جوی آمریکا (NOAA) و ناسا در حال انجام مذاکرات با کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) است که بر شبکه‌های بیسیم آمریکا نظارت می‌کند. NOAA و ناسا از این کمیسیون خواسته‌اند تا با همکاری با آن‌ها هنگام راه‌اندازی شبکه‌های 5G، از فرکانس‌های مورد استفاده برای مشاهدات زمینی محافظت شود. اما FCC نخستین بخش از طیف 5G را با حداقل حفاظت ممکن به مزایده گذاشت. فروش در ۱۷ آوریل به پایان رسید و حاصلی برابر ۲ میلیارد دلار داشت.
از آنجا که کشور آمریکا بازار ارتباطاتی بزرگی محسوب می‌شود، تصمیماتی که دولت درمورد نحوه‌ی گسترش شبکه‌های 5G خواهد گرفت، روی مباحث جهانی مرتبط با چگونگی تنظیم این فناوری تأثیرگذار خواهد بود. از تاریخ ۲۸ اکتبر افراد مسئولی از سرتاسر جهان در مصر گرد هم خواهند آمد تا درمورد این موضوع مذاکره کنند که شرکت‌ها از کدام فرکانس‌ها برای انتقال 5G استفاده کنند و چه سطحی از تداخل با فرکانس‌های مشاهدات زمینی قابل قبول است.
ستاره‌شناسان، هواشناسان و دانشمندان دیگر مدت‌ها روی به‌اشتراک گذاشتن این طیف‌ها با کاربران دیگر کار کرده‌اند و حتی گاهی برای جلوگیری از تداخل به فرکانس‌های دیگری روی آورده‌اند. استفان انگلیش دانشمند هواشناس از بریتاینا می‌گوید:
این نخسین بار است که فرکانس‌های ما که برایمان مانند جواهرات تاج‌و‌تخت است، این چنین مورد تهدید واقع شده است. ما باید از آن‌ها به‌شدت دفاع کنیم.
این فرکانس‌ها شامل فرکانس ۲۳/۸ گیگاهرتز است که در آن بخار آب موجود در هوا سیگنال ضعیفی تولید می‌کند. ماهواره‌هایی نظیر MetOp، برای تخمین میزان رطوبت موجود در اتمسفر، میزان انرژی تابیده شده از زمین را در این فرکانس اندازه‌گیری می‌کنند (اندازه‌گیری‌هایی که می‌تواند در روز یا شب و حتی هنگام ابری بودن هوا انجام شود).
از این اطلاعات برای تغذیه‌ی مدل‌های پیش‌بینی‌کننده‌ی طوفان و دیگر سیستم‌های آبوهوایی در ساعات و روزهای آینده استفاده می‌شود. اما یک ایستگاه 5G که تقریبا همین فرکانس را منتقل می‌کند، نیز سیگنالی تولید می‌کند که بسیار شبیه سیگنال حاصل از بخار آب است. گرث می‌گوید:
ما متوجه نخواهیم شد که آن سیگنال طبیعی نیست. اگر هواشناسان این نوع از داده‌ها را وارد مدل‌های خود کنند، از دقت پیش‌بینی‌ها کاسته خواهد شد.
یک تصویر ماهواره‌ای از بخار آب اتمسفر کشور آمریکا. مناطق آبی روشن و سفید دارای بخار آب هستند درحالیکه مناطق قهوه‌ای رنگ نشان‌دهنده‌ی هوای خشک‌تر هستند
مزایده‌ی اخیر FCC شامل دو گروه فرکانس می‌شد: یکی بین ۲۴/۲۵ تا ۲۴/۴۵ گیگاهرتز و دیگری بین ۲۴/۷۵ و ۲۵/۲۵ گیگاهرتز. تجهیزات بی‌سیمی که اطلاعات را در محدوده‌ی پایینی این طیف انتقال می‌دهند، با اندازه‌گیری بخار آب در فرکانس ۲۳/۸ گیگاهرتز تداخل ایجاد می‌کنند. FCC به درخواست Nature برای توضیح درمورد این مسئله پاسخی نداده است. گرث می‌گوید:
این وضعیت مانند داشتن یک همسایه‌ی پرسر‌و‌صدا است. اگر آن فرد صدای موسیقی را بیش از حد بلند کند، احتمالا سر‌و‌صدای زیادی ازطریق دیوار به منزل شما نیز خواهد رسید. اما اگر شما بتوانید آن فرد را متقاعد کنید که صدای موسیقی را کم کند، شما با آرامش بیشتری خواهید خوابید.
مهندسین فرکانس‌های رادیویی، نویز را در واحد دسیبل وات اندازه‌گیری می‌کنند. برای کنترل میزان نویز مجاز، حد و مرزی تعیین می‌شود؛ اعداد منفی‌تر نشان‌دهنده‌ی کنترل شدیدتر است.
در مزایده‌ی FCC حد نویز ۲۰- دسیبل وات تعیین شده است که تقریبا نسبت‌به آستانه‌های تعیین شده برای این سیستم در تمام کشورهای دیگر بسیار نویزی‌تر است. برای مثال کمیسیون اروپا برای دستگاه‌های 5G محدوده‌ی نویز ۴۲- را تعیین کرده است و سازمان جهانی هواشناسی (WMO) نیز مقدار ۵۵- دسیبل را توصیه کرده است. بسیاری از افراد امیدوارند که اعضای WMO در جلسه‌ی مصر بتوانند روی تعیین آستانه‌های مجاز تأثیرگذار باشند. اریک الیکس، دانشمند هواشناس در این رابطه می‌گوید:
به‌علت نحوه‌ی طراحی مقیاس، میزان نویز قابل قبول در طرح آمریکا ۱۵۰ برابر طرح اروپا و بیش از ۳۰۰۰ برابر طرح WMO است.
گرث می‌گوید:
پژوهش‌های معدودی درمورد اینکه دقیقا چگونه افزایش تداخل فرکانس، مشاهدات زمینی پیش‌بینی‌های آبوهوایی را تحت‌تاثیر قرار خواهند داد، انجام شده است. اما هرچه بیشتر از دست بدهیم، تاثیر بیشتری خواهیم دید.
در این رابطه ناسا و NOAA مطالعه‌ای روی اثرات سوح مختلف تداخل نویز انجام داده‌اند که هنوز منتشر نشده است. طبق گزارش آکادمی ملی علوم، مهندسی و پزشکی، از دست دادن اطلاعات علمی مرتبط با سیگنال ۲۳/۸ گیگاهرتز موجب حذف ۳۰ درصد تمام داده‌های مفید فرکانس‌های ریزامواجی می‌شود که نقش قابل‌توجهی در پیش‌بینی‌های آبوهوایی جهانی دارند. انگلیش می‌گوید:
فقدان داده‌های جوی کشور آمریکا می‌تواند به پیش‌بینی‌های آبوهوایی اروپا صدمه بزند زیرا الگوهای آبوهوایی این منطقه اغلب به‌وسیله‌ی شرایطی که ۴-۳ روز قبل در آمریکا وجود داشته است، هدایت می‌شود.
وزارت بازرگانی آمریکا که بر برنامه‌های NOAA نظارت دارد می‌گوید این وزارتخانه از سیاست‌های دولتی برای تشویق رهبران آمریکایی درجهت ایجاد شبکه‌های امن 5G حمایت خواهد کرد. جیم برایدنستاین، مدیر ناسا در این مورد اظهارنظری نکرده است ولی در جلسه‌ای که اوایل ماه جاری برگزار شد، او صحبتی طولانی درباره‌ی نگرانی‌های مرتبط با شبکه‌های 5G داشته و این موضوع را بسیار مهم برشمرده است.
FCC قصد دارد مزایده‌ی 5G بعدی خود را در ماه دسامبر آغاز کند؛ مزایده‌ای که در نوع خود بزرگ‌ترین مزایده‌ی برگزار شده در کشور است. این مزایده شامل ۳ باند فرکانس دیگر است که برخی از آن‌ها در مشاهدات ماهواره‌ای بارندگی، یخ دریا و ابرها مورد استفاده قرار می‌گیرند.