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星期五, 2010年 9月 17日

「猪腰」与「沙滩球」

请不要怪我用了这个标奇立异的题目。每有坏天气来袭,天文台需要发出警告时,时常受到一定的压力,台风情况下尤甚。如果太早发出热带气旋信号,可能会有一两天风和日丽、阳光灿烂的天气,市民才开始感受风雨的影响。如果信号发出太迟,预警不足,便会冒生命财产损失的风险。

事实上,天文台同事在发出警告信号前数天,已经开始监察热带气旋的发展。这些工作牵涉长时间的紧密监察及24小时的详细分析。为此,天文台在过去数十年发展了一些分析工具,供预报员使用。在风雨来临紧迫的气氛下,天文台同事苦中作乐之余,为这些工具起了有趣的名字,纾缓一下。

本网志介绍天文台预报员所熟悉的「猪腰」和「沙滩球」,作为对员工们的致意。为了分享这些科学知识,我们曾经在天文台一年一度的开放日及研讨会中介绍过一些工具给市民,同时也触发了互联网论坛上一些有趣讨论。

什么是「猪腰」?为何有此命名?简单来说,它代表了地图上的一个特定区域:当热带气旋进入这个区域时,香港某地点便可能会吹起大风。图一是一个台风(本文所指的台风是泛指台风,强台风或超强台风)袭港时有五成机会于横澜岛引起强风(即六级风力)的「区域」。台风属热带气旋中最强的级数。

图一 (a)

图一(a)   台风袭港时有50%机会于横澜岛引致强风的「区域」


上一段提及的50%概率的意义是,根据以往影响香港的台风纪录,其中一半的台风于概率曲线内曾为横澜岛带来强风。横澜岛是香港中环东南约20公里的一个外岛。图一中曲线的形状就是这个工具名字的由来。曲线往西南方面伸延的意义是,当一个风暴集结在香港西南时,横澜岛(及整体上香港而言)会较为当风。

图一 (b)

图一(b)   2009年台风「巨爵」影响香港期间利用
图一(a)曲线预测有50%机会于横澜岛吹强风的起始及终结时间,
可见与实况相差约三小时。蓝线是巨爵的预测路径。


那么预报员怎样利用这一个工具呢?只要把曲线放在风暴的预测路径之上,正如图一(b) 所示,我们便可以估计风暴何时会为横澜岛带来强风,以及风势何时开始减弱。

图二是30%、50%及70%的曲线。其中70%的概率曲线表示当有台风进入该区域时,横澜岛会有70%机会吹强风。顺理成章,这一条曲线覆盖面积比50%的曲线为少,后者也比30%的曲线为少。如何取舍这些曲线?预报员会评估风暴本身范围的大小,当风暴范围大时会采用一个较少概率的曲线,而面积范围较少的风暴则采用一个较大概率的曲线。

图二

图二   台风影响香港期间有30%,50%及70%机会
于横澜岛吹强风的概率曲线


对于不同级别的风暴,例如热带低气压、热带风暴或强烈热带风暴,需要采用另外一套不同的概率曲线。当风暴有迹象增强或减弱时,预报员可能需要使用超过一套的曲线作参考。此外,亦有为其它地点而设的曲线,例如维多利亚港及机场等地。

图一及图二带出了一个信息,当风暴集结在香港的西南时,横澜岛是比较当风的。不过,这些曲线并没有告诉我们风会从什么方向吹来。为了断定风向,需要使用一个称为「沙滩球」的工具。图三是一个例子。

图三

图三   热带气旋集结在特定区域时横澜岛的盛行风向


图三清楚表达这个工具被称为「沙滩球」的理由。当一个风暴集结在香港的西南时,例如在海南岛附近,横澜岛会吹东至东南风。

以上的工具是经过多年的经验及长时间的观察累积所得。举例,横澜岛气象站是1952年建立的,距今差不多六十年。这些工具是本土知识累积沉淀的成果。

故此,我们不能忽视本土知识。以全球天气预测为例,现时有很多便宜的天气模式正在运行,而此类模式仅需要一台个人电脑便可运作。这些模式是否准确?答案是不一定。事实上,这些模式曾经预测香港会有摄氏40度的高温,但香港有记录以来录得的最高气温,不外是天文台总部的36度,以及本港境内其它地方录得的38度。

由于这个原因,自2000年起天文台为联合国世界气象组织开发了世界天气信息服务(WWIS)。天文台的电脑每天收集了世界上超过 1300个城市的最新天气预测,并自动将资料放在网站上,供全世界人士免费浏览。这些天气预测来自世界上超过120个气象机构,同时设有八种语言。它们是官方发出的预测,也是利用当地本土知识作出的,即使现今世界上最好的天气预测模型也无法媲美。

今年,WWIS有了新的「未来版本」,是以地理信息系统作平台开发的。这个版本目前正在上海2010世界博览会中展出。它允许用户在一个虚拟地球上毫无拘束地平移,滚动,放大和缩小,迅速抵达心仪的城市,并且瞬间显示未来三至七天的天气预报。下次出外旅游时,记着使用这服务:http://future.worldweather.wmo.int/

图四

图四   世界天气信息服务的「未来版本」



李本滢


参考:
Probability of occurrence of gales in the harbour area of Hong Kong during the passage of tropical cyclones (只以英文发表) ,作者 : 李子祥,马志辉。香港天文台技术报告(本港传阅) 第81号



最近修订日期: <2013年9月27日>