漫談結霜

Filed Under (季候風) by 香港地下天文台 on 01-01-2014

過去的星期日早上,天氣寒冷及非常乾燥,新界北部卻出現結霜現象,究竟是甚麼原因?

結霜是因為空氣中的水汽飽和,多餘的水汽直接轉變為冰(稱為凝華,deposition)的現象。天氣乾燥,為甚麼水汽會出現飽和呢?由於空氣在不同溫度下可容納的水汽量並不相同,溫度越高,可以容納的水汽量越多;溫度越低,可以容納的水汽量越少。

這幾天晚間晴朗無雲、風力微弱,新界北部氣溫下降速度非常快(原因可參閱本欄較早前《輻射冷卻現象》一文)。我們在天氣報告中聽到的相對濕度,就是現時空氣中水汽量與可以容納的水汽量之比。當冬季季候風佔據華南沿岸後,香港受乾燥的大陸性氣團影響,空氣中水汽量漸趨穩定。但當氣溫下降,空氣中可以容納的水汽量減少,分母變小,相對濕度便隨之上升。這時候新界北部的相對濕度明顯較其他地區為高,表示輻射冷卻現象正在進行中,並不是儀器出現故障。

隨著氣溫繼續下降,相對濕度逐漸接近100%,空氣的水汽開始出現飽和,我們將相對濕度為100%時之氣溫稱為露點(dew point)。假如露點高於0度,多餘的水汽就會凝結為露(dew);假如露點等於或低於0度,多餘的水汽就會凝華為霜(frost)。

由於地面溫度一般較氣象站公佈的(十米高)氣溫為低,露和霜一般在地面物件上出現,若物件為深色或金屬(例如私家車車頂),則溫度會更低,露和霜更易形成。現時天文台網站提供打鼓嶺及大帽山的草溫,可以作為結霜的參考。當草溫接近0度而相對濕度接近100%時,農作物就可能出現結霜,天文台便會發出霜凍警告提醒農民注意,以免農作物被凍壞。