雷暴大雨

過去的星期日，本港受狂風雷暴影響，多處出現猛烈陣風（其中大澳及流浮山最高陣風分別達每小時110及93公里），不少戶外活動人士被困致電求助，一名在西貢進行獨木舟活動的人士更因而死亡。（部分進行獨木舟活動人士拍攝影片）天文台預測有陽光及驟雨甚至雷暴的日子，表示大氣不穩定，戶外活動要留意天氣變化，計劃行程時應避免選擇過於空曠的路線（行山或水上活動），並以防天氣轉差時可以盡快躲避。由於驟雨及雷暴發展可以相當迅速，現時科技無法準確預測影響位置及範圍，因此如活動進行中時發現天色轉暗或有微雨、風向轉變、風速增強、海浪增大等現象時，就要立即下山或上岸，不應抱僥倖心態繼續。當香港境內可能受雷暴影響時，天文台就會發出雷暴警告，並在適當時候加入陣風預報，例如「預料高達每小時 70 公里或以上的強陣風將吹襲香港」 。2020年開始，假如預報陣風達10級（每小時88公里）或以上，天文台會使用「猛烈陣風」及「強烈狂風雷暴」的字眼。雷暴為甚麼會帶來陣風？可以用一個概念模式表示：雨滴在高空（wet-bulb freezing level） 因蒸發令氣溫下降，空氣密度增加並向下沉（buoyancy），加上雨滴的載重（precipitation loading）及高空風速（initial momentum），三者的總和到達地面就成為陣風，用公式表示：(1)VS 及 VH 分別是地面及高空風速UBUOY 是浮力（向下為正）ULOAD 是雨滴載重只要 UBUOY+ULOAD＞０，就會出現下沉氣流（downdraft），假如氣流強勁而快速，則稱為下擊暴流（downburst），到達地面時形成猛烈陣風。天文台預報陣風的方法，就是利用京士柏探空及天氣雷達資料，評估(1) 式右邊的值。其中 UBUOY 及 VH 的值可利用溫熵圖（tephigram）來評估（上圖橙色面積及圓圈） ，而 ULOAD 的值則根據雷達提供的 VIL （vertically integrated liquid water）數據來評估，詳細算法略，有興趣的朋友請看附件。天文台利用2000-2006年出現每小時70公里或以上陣風的雷暴個案分為兩半作 training data…

暴雨是影響範圍小而強度變化大的天氣系統。數值預報由於受到解像度及觀測數據局限，無法準確預報定點雨量，只能提供大範圍的降雨情況，表現亦不穩定。因此氣象機構（包括天文台）只能從臨近預報的角度入手，分析雷達圖上的迴波，試圖進行短時預報。天文台在 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，但未有研究報告。文章附上天文台2017年於學術期刊發表的文獻，有興趣的朋友可細閱。這裡只給導讀：1. 發出雨量預警是 yes/no 的問題，雨量是否達標也是  yes/no 的問題，因此就得出四個組合：命中（hit）、虛報（false alarm）、漏報（miss）及正確不預警（correct negative）。統計學上有相當多的指標去判斷表現，其中最常用的是 偵測率/命中率（POD），虛報率（FAR）及臨界成功指數（CSI）。以上的定義及公式可見附圖1。2. 要提升命中率，增加預報次數就可以，但同時亦會增加虛報率。3. 命中率與虛報率隨預報長度下降/上升。兩者的交點就是打和點，即有效預報的最長時間。4. 附圖2 是天文台不同算法預測不同雨量的表現。0.5毫米是有雨/無雨，5毫米是一般降雨，30毫米是暴雨（黃雨）。而TREC 、MOVA及ROVER則是由舊至新的算法。預測有雨/無雨的表現最好，1小時預報命中率有七成；預測暴雨，1小時預報命中率只有四成。5. 留意虛報率。預測有雨/無雨，1小時預報虛報率有三成；預測暴雨，1小時預報虛報率達六成。留意再高的雨量（例如50/70毫米）沒有顯示，相信也不敢顯示。6. 由於暴雨1小時預報命中率小於虛報率，有效時間少於1小時。天文台也曾公開表示過，只是公眾甚難相信/接受。天文台在暴雨預報做了很多研究，也發表了不少文獻，這是無可否認的。因此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，對降雨與否及一般雨勢預報的確有貢獻。不過暴雨預報仍然是全球的難題，人類仍然無法參透大自然的奧秘。

今日中午時份天文台雷達圖（圖片來源：香港天文台）

今日中午時份，本港東部有雷暴發展，雷達圖上出現紅色迴波，表示對流相當強烈。將軍澳有冰雹報告。天文台錄得該區最高一小時雨量達99毫米。一名中年男子在西貢綠蛋島進行水上活動期間，遭雷劈昏迷，送院後死亡。