高空擾動

Filed Under (天氣常識) by 香港地下天文台 on 18-12-2013

香港近日天氣轉冷及持續有雨,天文台說受一股冬季季候風及高空擾動影響,甚麼是高空擾動?

我們日常關心的天氣情況,包括氣溫、相對濕度、風等,都是指接近地面的情況。然而大氣是一個三維結構,熱帶地區對流層高度更達十多公里,高空天氣足以影響地面天氣。

空氣在赤道地區受熱變暖,上升流向兩極。由於地球由西向東自轉的關係,北半球的風向會逐漸偏向右方,南半球的風向會逐漸偏向左方,這個偏向力稱為科氏力(Coriolis Force),緯度越高,科氏力越大。因此當空氣由赤道上空流向兩極時,會逐漸轉為西風,形成西風帶(westerlies)。

西風帶內有時會出現擾動,令部分地區轉吹西北風,部分地區轉吹西南風,兩者交界的地方我們稱為槽(trough)。由於在西風帶內出現,我們又稱為西風槽(westerly trough)。此外,西風帶內亦會出現狹長的大風區,稱為急流(jet stream),風速可達每小時300公里以上。假如飛機由西往東飛,機師會嘗試飛進急流內,節省燃油並減少飛行時間。

西風槽屬高空擾動的一種,槽的右方空氣上升,形成雨或雪;槽的左方空氣下沉,雲層消散天氣轉晴。西風槽形成後,會跟隨西風帶由西向東橫過東亞地區進入太平洋,經過地區會出現降雨或降雪,然後轉晴,並且出現降溫。冬季的寒潮爆發及相關天氣,都與西風槽的形成及移動有關。

要監察西風槽的形成及移動,我們會參考500百帕等壓面(5-6公里上空)的天氣圖。附圖中紅線分隔西北風和西南風,即西風槽的位置。一般而言,冬季的西風槽位置較北,但今次西風槽由中南半島開始經過廣西及廣東移至太平洋,為香港帶來持續降雨,部分地區累積雨量接近100毫米,是十二月正常雨量的3倍。

500hpa
圖:2013年12月16日香港時間晚上8時之500百帕等壓面天氣圖。一條西風槽(紅線)正橫過中國。(來源:University of Wyoming)