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用手机信号预报降雨,精确到每条街道

时间: 2017年04月14日 | 作者: Jeff Tollefson | 来源: 未知
因为水会影响微波传输,比较手机信号强度的变化,可以估计一个地区的降水量。

长期以来,气象学家们为了将暴雨和洪水预报精确到街道和小区,付出了艰辛的努力。但他们或许很快就会取得重大进展——多亏了手机网络的普及。

 

这种新策略利用了基本的物理原理:水对微波的分散和吸收。在2006年,研究人员证实:通过比较通信塔之间信号强度的变化,可以估计一个地区的降水量。但是,从通信服务商那里获取商业信号数据成了研究人员遇到的最大难题,进而拖慢了整个领域的发展。幸运的是,这种情况已经发生改变,研究人员在欧洲和非洲进行着相关试验。

 

将新数据整合到现代天气预报模型中,可能帮助研究人员作出更精确的洪水预警和更精确的风暴预测。支持者也希望用这这项技术扩大他们在发展中国家的现代气象服务。

 

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降雨预报得到改善后,发展中国家的人们可从中受益。来源:Nichole Sobecki/Panos

 

最新进入这一领域的是一家名为Climacell的创业公司。它成立于4月2日,一共有12名员工,总部位于马萨诸塞州波士顿。Climacell公司宣称可以整合微波信号和其他气象观测数据,做出更精准的短期天气预报。Climacell公司表示目前能够提前3个小时发布道路级高分辨率天气预报,并在接下来的六个月的时间内实现提前6小时发布道路级高分辨率天气预报的目标。这家公司的系统信息尚未公开,也未在同行评议期刊上发表过。

 

ClimaCell公司将首先从美国和其他发达国家开始启动服务,但计划在今年晚些时候进军印度等发展中国家。“这些(无线)信号无处不在,所以基本上我们可以覆盖全世界。”ClimaCell的联合创始人兼首席执行官Shimon Elkabetz说。

 

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来自于ClimaCell的“超本地化”降雨预报。图片来源:ClimaCell

 

步入正轨

 

但是,这个刚起步的公司面临着欧洲和以色列研究人员的竞争,后者在过去几年已经对包括国家和城市在内的多种规模的系统进行了测试。最近,这些科学家成立了一个使用开源软件推进技术进步的联盟组织。该组织由来自德比尔特的荷兰皇家气象研究所的水文气象学家Aart Overeem领导,正在向欧洲委员会寻求将近500万欧元(约合530万美金)的资金支持,用来创建一个降雨监控体系原型,并最终在欧洲和非洲大陆上使用。

 

“有很多证据表明这种技术是可行的,但我们仍然需要用大量数据和不同的无线网络在更多地区开展测试,”Overeem说。虽然ClimaCell公司对其计划做出了大胆的声明,但Overeem表示,在尚未获得更多数据的情况下,他很难评价该公司的技术。

 

“创业公司的加入,以及商业投资者的青睐,对这项技术来说是个好消息,并且我认为这个市场很大,每个人都能够占据一席之地,”Hagit Messer,一位来自于以色列的特拉维夫大学的电气工程师说。Messer是Overeem领导的联盟组织的一员。

 

先前对这项技术的验证项目也已经初获成功。在2012年,Overeem和他的同事展示了利用商业微波数据,可以在荷兰全国范围内应用这项技术。在2015年,总部位于诺尔雪平的瑞典气象水文研究所(Swedish Meteorological and Hydrological Institute,SMHI)在哥德堡开展了了一个实时“微天气”项目。通过与电信服务商Ericsson公司和一名通信塔操作员合作,这套系统每天会对城市会进行6百万次测量,并在一张分辨率为500米的地图上作出覆盖全城市的分钟级降雨预测。

 

大胆设想新世界

 

SMHI的水文学家JafetAndersson认为这个项目推动了无线信号预测天气技术的进步。他指出,之前用微波数据预测的降雨量总是偏高,高出实际降雨量的200%-300%。项目团队在不依赖雨量计或地面雷达的参考数据的情况下,对系统做出了正确的修正。为这项技术以后进入发展中国家减少了困难。

 

联盟组织的研究人员已经在那些没有地面雷达和缺少大规模雨量测量网络的非洲国家运用了这项技术。2012年,一支由法国图卢兹发展研究所的水文学家Marielle Gosset领导的团队在布基纳法索展示了一个概念-验证系统,现在已扩展到了包括尼日尔在内的其他国家。研究团队与法国电信巨头Orange公司合作,并受世界银行和联合国的资助。他们希望在今年能够扩大到摩洛哥,并开始在喀麦隆利用实时微波数据。

 

由于传统的天气监测系统(如雷达)过于昂贵,这项技术在非洲引起了广泛的兴趣,Gosset说。基于微波信号的天气预报能为发展中国家提供与传统天气监测系统相似的系统,但成本更低,她说。

 

获得商业数据也变得更容易了。研究人员们表示,通信公司开始认识到公开这些数据的价值。“我相信这扇门很快就要开启。”Andersson说。

 

撰文 Jeff Tollefson

翻译 Grand


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