暴雨預警可行嗎?

Filed Under (天氣常識, 雷暴大雨) by 香港地下天文台 on 11-05-2016

星期二早上,天文台發出紅色暴雨警告,但由於適值上學上班時間,為市民帶來不便。有建議說天文台不如仿傚熱帶氣旋警告,兩小時前發出預警。技術上可行嗎?

熱帶氣旋跟暴雨是兩個截然不同的天氣系統。前者影響範圍(又稱尺度)大,持續時間長,瞬間強度變化小(急劇增強或減弱除外)。後者影響範圍小,持續時間短,瞬間強度變化大。

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圖:不同天氣系統的尺度及影響時間(來源:香港天文台《氣象冷知識》[1])

現時的預報技術對大尺度系統例如反氣旋、熱帶氣旋的預報相當不錯,因此冬季寒潮南下或夏季熱帶氣旋影響香港前,天文台可以在幾日前作出預報,提醒市民。但對於尺度較小的系統例如雷暴、颮線等,由於瞬間強度變化大,現時的預報技術仍然未能充份掌握,經常出現虛報(預報但沒有發生)或漏報(沒有預報但發生)的情況。

早於1999年,天文台業務運作上已開始使用一套稱為小渦旋(SWIRLS)的降雨臨近預報系統[2],並曾於2008年北京奧運會、2010年上海世界博覽會及同年的新德里英聯邦運動會上使用,協助提供短時降雨預報。現時系統已發展至第二代,天文台亦將預報結果簡化為圖像在網站公佈[3]。

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圖:小渦旋定量降雨預報(SWIRLS QPF)於2010-2011年預報珠江三角洲及香港境內點對點降雨(0.5毫米)表現。POD為命中率,FAR為虛報率,CSI為臨界成功指數(定義為命中次數/(命中次數+虛報次數+漏報次數))。(來源:香港天文台[4])

小渦旋驗證結果顯示[4],香港境內點對點一小時降雨預報(0.5毫米)的命中率為75%,但二小時已跌至53%。而虛報率則由一小時的24% 急升至二小時的47%。在暴雨情況(30毫米)並將驗證條件放寬至香港境內某個數目雨量站達標下,個案預報的命中率及虛報率分別為82%及62%。

暴雨預警並非不可行,但由於暴雨的強度及移動可以在瞬間出現急劇變化[5],現時科技只能提供極短時間(1小時或以內)的預報,而且虛報率相當高。過去天文台虛報熱帶氣旋襲港(例如發出八號風球)經常引致市民及商界批評,然而預報暴雨比熱帶氣旋更加困難,大家願意分擔的風險又有多少?

後記:世界各地在臨近天氣預報都投放了不少資源,2008年北京奧運成為一個試驗場。有興趣進一步了解的朋友可參考世界氣象組織的研究報告[6]。

延伸閱讀:
[1] 《氣象冷知識》天氣系統尺度
[2] 小渦旋臨近預報系統
[3] 珠江三角洲地區降雨臨近預報
[4] Recent Developments and Applications of the SWIRLS nowcasting system in Hong Kong, Hong Kong Observatory, 2012
[5] 《氣象冷知識》大雨預報的挑戰
[6] Beijing Olympics 2008 WWRP Forecast Demonstration Project (B08FDP), World Meteorological Organization, 2009