全球首次！南京信息工程大学教师团队“5G”解锁极端天气预测新密码

当台风裹挟狂风暴雨来袭

当短时强降雨突袭城市街巷

过去依赖有限观测站的气象预报常显乏力

如今

这一困境有望被5G信号打破

你可曾想到？

遍布城乡的5G基站也能化身“水汽侦探”

用毫秒级数据捕捉云层中的气象密码

让极端天气预测准确率大幅提高

为防灾减灾装上“超灵敏预警雷达”！

南京信息工程大学智协飞教授团队

和袁潮霞教授团队

联合中国移动、中国气象局等团队

完成全球首次基于5G基站

进行气象精准预报的试点验证

开创性地实现“通信塔即水汽观测站”

这项突破性技术可有效解决

传统气象水汽观测站点位有限、

成本高昂的痛点

推动天气预报准确率显著提升

预测极端天气准确率最高提升80%

此次创新技术项目

成功荣获由工业和信息化部主办的

第八届“绽放杯”5G应用征集大赛

全国赛一等奖

直击痛点，突破极端天气预测局限

近年来，在全球变暖的大背景下，极端降水在中国北方发生频率增加约30%，这给当地群众的生命财产安全带来了巨大的危害。专家普遍认为，未来中东部尤其是华北、西南部分区域将维持暖湿化趋势，并可能经历阶段性强降水高峰。

如何提升强降雨天气预报的准确率？据了解，当前我国采用了通过水汽观测站收集GNSS系统（全球导航卫星系统）卫星信号变化数据，分析水汽含量等大气关键参数，得出强降雨预报情况。但水汽观测站建设成本高，覆盖率偏低，目前全国仅有2300余个，且站点间距大，难以捕捉局部地区突发极端天气。

南京信息工程大学智协飞教授团队和袁潮霞教授团队联合中国移动、中国气象局等参与的此试点工作取得了重大突破，试验周期为74天，1700个5G基站GNSS系统获取的卫星信号变化数据回传共享给气象部门，用于反演水汽数据，经验证，降雨量预测精度最高可以提升80%。

2025年5月8日一次强降水过程的预报。同化了5G基站的GNSS ZTD资料，数值模式减少了降水的漏报，显著提升强降水短临预报技巧（图中左边是降水观测数据，中间是未用5G基站资料的预报，右边是采用了5G基站资料）。

创新技术，5G基站变身“气象哨兵”

“我们通过实验测试发现，通过5G基站自带的双频北斗高精度授时系统也可以进行大气水汽含量的估算，GNSS信号时延的长短与基站上空云团的水汽含量的高低直接相关，当云团水汽含量变多时，时延就会变大，因此，基于5G基站信号时延反演水汽含量，就可以得出预报的关键数据。”中国移动浙江公司网络部技术专家王科钻介绍。

中国移动浙江公司试验场的水汽观测站分布

智协飞教授团队与中国移动浙江公司共同合作，对比分析了2025年5月8日浙江短时强降雨、2024年10月台风“康妮”的过程，融合5G基站GNSS ZTD 水汽数据和传统数据的预报结果，其降水预报结果与实况最为接近。

经验证，基于5G基站GNSS的气象短临精准预报的数据采集回传频率可提升至100毫秒/次，远超传统水汽观测站的分钟级；强降水位置定位精度从27km×27km精确至1km×1km，定位从区县级到街道级，强降水范围和位置预报更精准。

通过舟山强降雨天气的水汽预测试验，证明同化后强降水范围和位置预报更好，强降水漏报区域得到了改善。

袁潮霞团队还利用5G GNSS信号和深度学习进行实时三维风场预测的研究，首次提出并验证了一个名为G-WindCast的创新深度学习框架，能够利用5G全球导航卫星系统（GNSS）信号强度变化，实现高精度、实时（提前5-30分钟）的三维大气风场预测。

集成了基于5G基站GNSS ZTD 同化资料的WRF数值预报、改进的U-Net深度学习预报以及传统的光流法预报，显著提升了强降水的短临预报技巧。

前景广阔，解锁防灾减灾新密码

目前，百万级5G基站覆盖广泛，每一座5G基站就相当于GNSS/MET水汽观测站，通过激活这些‘水汽观测站’获取的水汽数据规模更大，时效更强，无需改造就可直接复用，可大幅节约水汽观测站的建设成本，得出高时空分辨率的大气水汽分布，有助于提高局部极端天气的精准预报能力、提升灾害预警的及时性，有望在抗灾减灾方面发挥重要作用。

01

一塔多用降成本

无需改造即可构建高时空分辨水汽观测网，大幅降低传统水汽观测站建设运营成本，实现“广覆盖、低成本”。

02

提升短临预报能力

预测极端天气准确率最高提升80%，强降水范围和位置预报更精准。

03

赋能气象服务场景

可进一步赋能风力发电、低空导航、流域预警等多个重要场景，开辟产业新蓝海。

尽管通信基站所处环境复杂，但将通信基站数据与气象局数据融合后，观测点数量大幅增加，为数值模式提供了更丰富、更密集、覆盖区域更广的对流层水汽信息，为改进高分辨率数值预报结果奠定了重要基础。

南京信息工程大学将继续

加强局校、校企合作

借助卫星水汽通道反演大气风场技术

进一步探索水汽导风技术应用

填补“晴空风”的气象预报空白

推动GNSS数据

在气象灾害研判上发挥更大价值

进而为守护人民生命财产安全

贡献更多智慧与力量

来源：大气科学学院 中国移动

编辑：廖李林 张皓涵 张梦芸

整理：于晓

初审：张峰

复审：林雯

终审：姚楠