科学家利用新型微波链路技术监测城市降雨
降水监测(precipitation monitor)是在时间和空间上所进行的降水量和降水强度的观测。测量方法包括用雨量器直接测定方法以及用天气雷达、卫星云图估算降水的间接方法。降水监测对农业生产、防汛抗旱、灌溉等都有着非常重要的意义，可以让我们更好地了解天气变化，从而制定农业生产计划，提前预防洪涝干旱等自然灾害和其他工作。
无线通信网络技术尤其是蜂窝网络通信技术的应用，不仅仅是提供基本的民用通信连接。随着感知通信一体化(Integrated Sensing and Communication，ISAC)技术的发展，通过共享频谱、信号、硬件等，可实现通信与感知的相辅相成。中国科学院大气物理研究所、河南科技大学和以色列特拉维夫大学合作完成了一种创新的城市降水监测技术，他们通过分析商用微波回程链路(Commercial microwave links，CML)和卫星到地面微波链路(Satellite microwave links，SML)的信号衰减来估计降水量。
科研人员展示了毫米波和视距多输入多输出(LOS-MIMO)商用微波链路新技术在天气感知方面的潜在应用。不断扩展的通信网络可成为高时空分辨率降雨信息的重要数据来源。这一技术具有如下优势。一是全球微波链路数量已超千万。随着智慧城市和5G网络的不断发展，通过大规模密集部署的微波链路，可实现城市高分辨率的降雨监测。二是CML可独立用于高时空分辨率的降雨测量，并可与其他气象仪器的测量数据结合使用。三是CML可用于监测其他气象和环境参数如水汽、氧气、雾、污染等，亦可应用于排水建模和植被特征描述；通过不同频率和极化的多个链路，可提取雨滴谱分布特征或进行降水类型分类。这些观测可用于水文模型、洪水预警和数值天气预报模型。
相关研究成果On the Potential of Using Emerging Microwave Links for City Rainfall Monitoring于近日发表在IEEE Communication Magazine上。
来源： 中科院大气物理研究所
