山竹迫近,請即採取防風措施

Filed Under (未分類) by 香港地下天文台 on 15-09-2018

超強颱風「山竹」於星期六早上2時左右在菲律賓呂宋島北部登陸。登陸前風眼壁內出現頻密閃電,出現「熱塔」現象,結構進一步改善,雷達圖上更出現一圈完整的橙色迴波,顯示登陸前進一步增強。

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超強颱風山竹最新動向

Filed Under (未分類, 熱帶氣旋) by 香港地下天文台 on 14-09-2018

超強颱風山竹來勢洶洶,傳媒幾日前已大肆報道爭奪點擊率。不過熱帶氣旋預報並不是一件容易的事,只看坊間網站(例如windy.com)自行推敲常會出錯。而各國超級電腦經過多日運算,將山竹的預報路徑逐漸西調,由正面吹襲香港改為在雷州半島附近登陸,各官方氣象機構亦相繼調整預報。

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淺談概率預報

Filed Under (熱帶氣旋) by 香港地下天文台 on 08-09-2018

現今天氣預報是利用超級電腦,再配合物理方程式模擬大氣變化,將觀測數據輸入進行運算得出結果,再由預報員演譯。由於運算時涉及數學上的數值方法,所以稱為「數值天氣預報」。

然而由於大氣混沌的特性,只要輸入的數據出現輕微偏差,結果可能完全不同。換句話說,預報員無法確定預報的可信性有幾高。不過隨著電腦運算速度增加,我們可以增加運算次數,利用不同輸入數據來模擬偏差,得出不同預報再取平均值,稱為「集合預報」,研究發現集合預報的長時間的平均表現比單一預報為好。

假如不同預報的結果接近,分佈在小範圍內,預報員就有較大信心。相反,假如預報的結果分散,分佈在大範圍內,預報員的信心就較小。利用統計學方法將這種「信心」表示出來,就成為「概率預報」。例如香港天文台公佈的氣溫延伸預報,氣溫預報以顏色範圍來表示,有最高值及最低值,中間的範圍有不同顏色,代表該數值出現的概率(機會率)。紅、橙及黃色表示出現概率較高,在百分之五十或以上,其他顏色表示表示出現概率較低,低於百分之五十。

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圖:2018年9月3-16日香港天文台最低氣溫預報(來源:香港天文台)

而隨著預報時間越長,紅、橙及黃色的範圍越小,表示信心越低。在閱讀氣溫延伸預報時,我們不應太著重數值,反而要留意趨勢,並且只參考概率高於百分之五十的範圍。

除了氣溫,熱帶氣旋路徑預報亦可以「概率預報」的形式出現。 香港天文台於去年推出「熱帶氣旋路徑概率預報」,地圖中某個位置的顏色代表熱帶氣旋中心在九天內經過該位置120公里範圍內的機會,而顏色代表的概率與氣溫延伸預報相同,即紅、橙及黃色代表概率在百分之五十或以上,其他顏色代表概率低於百分之五十。由於預報路徑偏差隨時間而增大,即使預報熱帶氣旋於數日後正面吹襲,預報路徑上的概率亦會隨時間而減少,由紅色逐漸變為藍色。

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圖:2018年9月2日超強颱風飛燕的路徑概率預報(來源:香港天文台)

基於現時科技未能準確為熱帶氣旋定位及預報位置,在香港天文台的「熱帶氣旋預報路徑圖」上亦提供了一些圓形,表示現時定位及預報位置可能出現的偏差。圓形的半徑大小與概率有關,現時的設定為百分之七十,即十次相似定位及預報有七次偏差在圓形範圍內。根據香港天文台網頁,現時不同時間的偏差如下:

時間 位置偏差的半徑(公里)
分析 30
24小時預測 125
48小時預測 225
72小時預測 325
96小時預測 400
120小時預測 500

雖然半徑是固定的,但每個熱帶氣旋的實際偏差都不相同。較強的熱帶氣旋由於結構良好,分析位置的偏差會比較弱的熱帶氣旋為小。而一個採取偏西路徑移動的熱帶氣旋,預報位置的偏差會比一個採取偏北路徑移動的熱帶氣旋為小。

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圖:2018年9月2日超強颱風飛燕的預報路徑及偏差範圍(來源:香港天文台)

蘋果日報動畫版:https://hk.news.appledaily.com/local/realtime/article/20180908/58642539

雨量多而日照少的八月

Filed Under (一般) by 香港地下天文台 on 04-09-2018

香港於2018年8月比正常多雨,總雨量為615.1亳米,是正常雨量的約一倍半,另一方面,雖然月內之平均氣溫–28.6度屬正常水平,但本月比正常多雲及潮濕,平均雲量為84%,比正常值多15個百分點;本月總日照只有116.2小時,較正常值188.9小時少百分之38,是有記錄以來八月份最低。另本月平均相對濕度為84%,比正常值高3個百分點。

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香港的空氣污染

Filed Under (空氣污染) by 香港地下天文台 on 01-09-2018

近日香港空氣質素轉差,香港環保署的空氣質素健康指數(Air Quality Health Index,AQHI)多次錄得10+的嚴重水平,而美國國家環境保護局的空氣質素指數(Air Quality Index,AQI)亦到達201-300的非常不健康水平。

聯合國世界衛生組織的空氣質素指引相當苛刻,不同國家及地區則以不同標準設立當地的空氣污染指標。例如美國將污染物濃度轉換成空氣質量指數(AQI),而香港環境保護署則將污染物的濃度與市民入院數據合併考慮轉換成空氣質素健康指數(AQHI)。假如根據世界衛生組織的標準,香港的空氣質素長期不達標。

香港環保署的AQHI分為五級,分別為低、中、高、甚高及嚴重。當指數到達甚高時,市民應減少戶外逗留的時間及體力消耗;而當指數到達嚴重時,兒童、長者及心臟病或呼吸系統病患者應避免在戶外逗留及體力消耗。不過AQHI有滯後性,而且亦未能反映主要污染物的種類。

大氣的穩定性取決於氣溫的垂直分佈,正常情況下,高度越高,氣溫越低,空氣上升,污染物可以擴散;但某些情況下,高空的氣溫反而比地面高,形成穩定狀態,空氣無法上升,污染物被困在地面。

空氣污染物可以分為一次污染物及二次污染物。一次污染物是指由污染源直接產生的物質,例如固體微粒,亦包括氮氧化物和碳氫化合物。當一次污染物在陽光的紫外線照射下發生化學作用,產生的污染物稱為二次污染物,例如臭氧及二氧化氮,停留在大氣低層的空氣中。臭氧有特殊的氣味,而二氧化氮呈紅棕色,因此天空看起來就變成紅棕色,這些污染物又稱為光化學煙霧(photochemical smog或smog),對健康亦會造成影響。

引致香港空氣污染的污染物主要為燃燒產生的固體微粒,例如工業及車輛廢氣,並會經呼吸進入人體。固體微粒可分為直徑少於10微米的可吸入懸浮粒子(PM10)及直徑少於2.5微米的微細懸浮粒子(PM2.5)。雖然PM10可在肺部被阻擋,但PM2.5可以穿過肺部組織進入血管,對健康造成深遠的影響,例如死亡率上升。至於氣體方面,臭氧是常見的污染物。

香港空氣污染的源頭有幾個:(1)本地污染,主要來自汽車的廢氣排放及使用化石燃料發電產生的氣體;(2)跨境污染,例如跨境汽車使用低規格燃料產生的廢氣;(3)珠三角地區工業發展產生的污染,受風向及天氣情況而影響香港。而華北地區的污染一般較難到達香港。

現今資訊發達,市民可自行上網了解及比較世界各地的空氣質素。在空氣嚴重污染期間,市民應避免在戶外長時間逗留,並減少劇烈活動。患有呼吸道及心肺疾病的人士、老人及長期病患者更應留在室內,並注意身體狀況的變化。

蘋果日報動畫版:https://hk.news.appledaily.com/local/realtime/article/20180901/58616794

為何天氣預報不準確

Filed Under (天氣常識) by 香港地下天文台 on 18-08-2018

古人觀雲知天,透過觀察天氣及大自然變化(包括動物及昆蟲)來預測天氣。現今科技進步,天氣預報利用電腦計算,雖然日趨準確,但仍有很多不足的地方。

世界各地官方機構發出的天氣預報,主要來自預報員分析、整合及修正數值天氣預報結果而成。數值天氣預報把全球或某個地區分成大小相同的方格,一個方格上有四個預報點(稱為網格點),然後將天氣觀測所得的數據,包括氣溫、相對濕度、風、氣壓等,經過檢查及插值運算,成為每個網格點上的數據,再輸入模式計算結果。

由於大氣是三維結構,進行數值天氣預報時需把大氣分為若干層,計算不同高度網格點的天氣。因此除了地面觀測,官方機構亦要定時發放氣球,氣球上附有GPS及氣象儀器,量度不同高度的數據,再用無線電波傳送回地面,經處理後一併輸入模式計算。

香港位於廣東沿岸,東面及南面是海,但海面缺乏觀測站,如何進行氣象觀測?我們可以在海面安裝浮標、或透過船隻及飛機報告天氣。隨著科技進步,遙感觀測技術不斷提升,官方機構透過氣象雷達及衛星,收集降雨資料(包括強度及移動速度)及雲層資料(包括雲頂溫度、結構及移動速度等),轉換並同化成觀測數據。

以上是天氣預報的基本步驟,細心留意,每個步驟都可能引入誤差。大氣是一個混沌系統,只要觀測數據(即初始條件)稍有差異,計算結果就會截然不同。加上數值預報模式本身亦未能夠完全模擬大氣的變化情況(例如雲的物理學),一些影響範圍小、持續時間短的天氣系統,例如雷暴、冰雹、龍捲風等,數值預報是無法準確預測是否出現,及出現的時間地點。

以往只有氣象機構才能取得數值預報資料,如今資訊開放,數值預報唾手可得,卻不是人人懂得正確閱讀。由於數值預報的誤差會隨預報時間而增加,而每次預報結果未必有連續性,因此可能出現「熱帶氣旋昨日預測登陸台灣,今日預測登陸香港,明日預測登陸海南」的不同預報。假如只留意某次預報,有機會出錯。

有見及此,我們改變初始條件來模擬觀測數據出現偏差,從而得出不同預報路徑,稱為集合預報(ensemble forecast)。集合預報屬於概率預報,假如預報路徑集中,表示預報穩定,可信性亦較高;但假如路徑分散,表示觀測數據偏差對預報影響很大,預報的可信性亦較低。

近年利用數值預報預測熱帶氣旋路徑有明顯進步,24小時預報誤差少於100公里。不過72小時預報誤差仍然有200-250公里,不確定性仍然很高。但預測熱帶氣旋強度表現仍然強差人意,主要原因相信是觀測數據不足,影響模式運算結果。因此近年氣象機構為了加強對熱帶氣旋強度觀測,派出飛機甚至發射火箭投下儀器量度數據,期望收集到的數據可以改善模式預報表現。

蘋果日報動畫版:https://hk.news.appledaily.com/local/realtime/article/20180818/58561696

立秋與季候風

Filed Under (季候風) by 香港地下天文台 on 11-08-2018

八月七日是農曆「立秋」的日子,表示夏季過去,秋季開始,天氣開始轉涼。《月令七十二候集解》記載:「秋,揪也,物於此而揪斂也。」農作物開始結果,收穫的季節來臨。

立秋也是農民收割及播種的時候。諺語有「雷打秋,冬半收」、「立秋晴一日,農夫不用力」,表示立秋日如果打雷,冬季農作物收成不佳;立秋日天晴的話,耕種順利,可以靜待豐收。

夏季香港吹偏南風,冬季香港吹偏北風,其實是與季候風有關。季候風是指大範圍地區風向隨季節變化的現象。由於陸地與海洋吸熱及散熱能力出現差異,因此在不同季節形成不同的風向。夏季太陽直射北半球,陸地迅速升溫,空氣上升,氣壓下降形成低氣壓。海洋吸熱較慢,溫度較低形成高氣壓。空氣由高氣壓流向低氣壓形成風,因此風由海洋吹向陸地,稱為夏季季候風。隨著太平洋副熱帶高壓脊西伸或東退,夏季季候風主要風向為東南、南或西南,又稱西南季候風。

秋季太陽開始斜射北半球,陸地散熱較吸熱快,氣溫下降,氣壓上升形成高氣壓。相反海洋保存熱量能力較高,散熱較慢,溫度較陸地為高,氣壓也較陸地為低,因此風由陸地吹向海洋,稱為冬季季候風。隨著亞洲大陸高壓區的增強及東移,冬季季候風主要風向為北、東北或東,又稱東北季候風。

華南地區處於低緯度,立秋後天氣未有明顯變化,仍然晴朗炎熱。由於海洋把儲存了熱量釋放出來,即使已經立秋,天氣依然晴朗酷熱,特別是副熱帶高壓覆蓋華南沿岸時更為明顯,民間稱為「秋老虎」。而隨著九月副熱帶高壓開始南移,熱帶氣旋開始採取偏西路徑,橫過南中國海影響廣東、廣西、海南及越南北部等地,香港風季的第二個高峰期亦開始。過去引致天文台發出十號風球的熱帶氣旋,不少都是在九月出現。

每年八月末九月初,第一波東北季候風會悄悄抵達華南,雖然非常微弱,不會引致香港降溫,但早上市民出門時會嗅到一陣乾燥的「秋天的氣味」,香港亦會轉吹東風。位於華中及華北的低壓槽亦再次南下影響華南地區,帶來秋雨。「一場秋雨一場寒」,雨後早晚氣溫較低,天氣較為乾爽,外出時會感受到秋意。而受到東北季候風影響,副熱帶高壓強度變得不穩定,影響熱帶氣旋的路徑。數值預報亦往往出現很大變化,演譯時要多加注意。

蘋果日報動畫版:https://hk.news.appledaily.com/local/realtime/article/20180811/58538173

薩拉熱窩的情人與氣象局(下)

Filed Under (一般) by 香港地下天文台 on 09-08-2018

筆者在波斯尼亞旅遊期間到訪位於薩拉熱窩的波斯尼亞氣象局,並得到Krajinovic先生熱情接待。

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熱帶氣旋警告信號的意義

Filed Under (熱帶氣旋) by 香港地下天文台 on 04-08-2018

熱帶氣旋襲港時,大家常聽見長輩說「掛波」或「掛風球」,究竟是什麼一回事?

香港的熱帶氣旋警告源於1884年,以圓柱形、球形及圓錐形信號表示熱帶氣旋的位置、距離及移動方向,於避風塘及多個港口的當眼處懸掛,讓漁民得悉最新風暴消息,這就是「掛波」或「掛風球」的起源。

1917年開始,香港本地使用1至7號信號作為熱帶氣旋警告信號,其中2號至5號分別表示烈風由西北、西南、東北或東南方吹襲。1931年信號更改為1、5、6、7、8、9、10號,其中5號至8號的意義跟以前的2號至5號相同。1956年加入3號作為強風信號。為避免公眾混淆,以為5號比8號安全(兩者均為烈風信號,但風向不同),1973年起把5號至8號更改為8號西北、8號西南、8號東北及8號東南,並一直沿用至今。

隨着通訊發達,天文台於2002年1月1日關閉最後一個位於長洲的熱帶氣旋警告信號站,「掛風球」的歷史正式結束,信號改為「發出」。 而現時天文台採用的熱帶氣旋警告信號分為五級:

1. 一號戒備信號(一號風球)

一號風球表示有一熱帶氣旋集結在香港800公里範圍內,可能影響香港。天文台考慮發出一號風球前,會考慮離岸地區何時受強風威脅,因此800公里只是參考距離。假如熱帶氣旋中心風力強勁及移動快速,離岸地區短期內可能吹強風時,天文台可在熱帶氣旋進入800公里前發出一號風球(例如2014年海鷗)。

天文台發出一號風球後,離岸及高地受強風影響,海面風浪頗大及有湧浪,計劃戶外活動時應考慮熱帶氣旋可能帶來的危險,甚至取消活動。即使熱帶氣旋距離香港尚遠,其外圍環流仍會帶來酷熱天氣及狂風雷暴。

2. 三號強風信號(三號風球)

三號風球表示香港近海平面處現正或預料會吹強風,持續風力每小時41至62公里,陣風可能超過每小時110公里,且風勢持續。由於離岸及高地可能已受烈風甚至暴風吹襲,渡輪服務可能提早停止。

天文台發出三號風球後,應作出防風措施,把容易被風吹倒的物件縛緊或收回屋內,留意溝渠有否阻塞。如計劃前往離島,應取消行程。

3. 八號烈風或暴風信號(八號風球)

八號風球表示香港近海平面處現正或預料會吹烈風或暴風,由信號所示方向吹襲,持續風力每小時63至117公里,陣風可能超過每小時180公里,且風勢持續。

根據經驗,天文台可能在以下情況發出八號風球:
i. 強烈熱帶風暴或以上級數的熱帶氣旋進入香港150-200公里範圍內;
ii. 熱帶風暴進入香港100公里範圍內(例如2017年洛克)。

天文台發出八號風球後,市面上大部分運作將停頓。市民應盡速回家及完成防風措施,在當風的窗戶貼上膠紙條及避免在該處停留,及留意窗戶或冷氣機等有否出現滲漏。近年不少市民在八號風球下扶老攜幼外出,容易被高空物件擊中受傷。前往岸邊觀浪或「追風」更是危險,因可能被大浪捲走或被強風吹到海中。

當天文台由八號東北/西北信號改為八號東南╱西南信號時,表示熱帶氣旋開始遠離香港,烈風一般不會持續太久,將會被三號風球取代。

4. 九號烈風或暴風風力增強信號(九號風球)

九號風球表示影響香港之烈風或暴風現正或預料會顯著增強。

九號風球是一個危急的信號,用作警告香港可能受熱帶氣旋的颶風圈影響,令風力在短時間內顯著增強,因此只有颱風或以上級數的熱帶氣旋相當接近香港時,天文台才會考慮發出九號風球。不過假如最後香港風力未達颶風程度,或颶風風力未有持續,天文台無需改發十號風球(例如2009年莫拉菲及2008年鸚鵡)。

5. 十號颶風信號(十號風球)

十號風球是最高的熱帶氣旋警告信號,表示香港風力現正或預料達到颶風程度,即持續風力每小時118公里或以上,而陣風可能超過每小時220公里。

當颱風或以上級數熱帶氣旋中心非常接近香港,或香港受風眼壁雨帶持續影響引致部分地區持續吹颶風時,天文台便會考慮發出十號風球。假如颱風中心經過香港上空,風雨或會減弱,雲層轉薄,甚至出現陽光,但切勿以為危險已過而鬆懈,因為惡劣天氣將於數分鐘至數小時內重臨,而風勢及雨勢可能比先前更強。

值得留意的是,當颶風減弱,天文台會改發八號風球,而不是九號風球。

蘋果日報動畫版:https://hk.news.appledaily.com/local/realtime/article/20180804/58511885

炎熱而較少雨之七月

Filed Under (一般) by 香港地下天文台 on 03-08-2018

香港於2018年7月比正常炎熱,平均氣溫達29.1度,比正常值高0.3度;而總雨量為341.1亳米,比正常值少一成。此外,本月較正常多雲,平均雲量為百分之七十七,比正常值多八個百分點;而總日照時間為181.1小時,比正常時間短約百分之十五。

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