暴雨預報公開的秘密

香港每年都會受暴雨影響。市民希望天文台能提早一兩小時發出暴雨警告(停工/停課),天文台每次都說暴雨預報存在困難。真的嗎?

2022年5月11日下午8時廣東省24小時雨量分佈圖,雨量分佈極不平均(來源:廣東氣象)

暴雨是「影響範圍小、強度變化大」的天氣系統。現時電腦數值模式的解像度太低(每個預報點相距幾公里至幾十公里),輸入模式的觀測數據不足,加上大氣混沌的特性,因此只能預報大範圍的降雨情況,無法準確預報降雨的地點、時間及雨量。就像煲水時氣泡會在煲底形成並上升,但在甚麼位置、時間形成及氣泡數量,無法準確預測。

天文台在暴雨預報做了很多研究。 1999年推出小渦旋(SWIRLS,Short-range Warning of Intense Rainstorms in Localized Systems)預報系統,多年來以不同算法分辨雷達圖上的降雨迴波並預測動向。近年更嘗試進行集合預報及以機器學習的方法處理迴波。2018年獲世界氣象組織指定為臨近預報區域專業氣象中心,為亞洲區內的氣象機構提供臨近預報方面的支援及培訓。

市民經常問:「提早一兩小時發出暴雨警告可以嗎?」2017年天文台曾在學術期刊發表文獻,公開暴雨預報的秘密:

  1. 一小時預報(黃雨)的捕捉率*只有四成,二小時只有一成。
  2. 要提升捕捉率,增加預報次數就可以,但同時亦會增加虛報率。
  3. 虛報率方面,一小時預報的虛報率接近六成,兩小時為九成,三小時或以上接近100%。
  4. 捕捉率與虛報率曲線的交點是打和點,即有效預報的最長時間,現時少於一小時。

正如署理天文台台長陳栢緯今日在記者會表示,雖然天文台的暴雨預報技術位於世界前列,不過預報的有效時間仍然只有十幾分鐘。

暴雨預報是全球的難題,人類仍然無法參透大自然的奧秘。

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*註:

觀測:是觀測:否
預報:是命中(A)虛報(B)
預報:否漏報(C)正確(D)

捕捉率(Probability of Detection,POD) = A / (A+C)
虛報率(False Alarm Rate,FAR)= B / (A+B)
兩者之和不等於 1

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