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星期一, 2014年 4月 28日

临近冰点的香港 - 观测角度

2013 年 12 月和 2014 年 2 月香港受寒潮影响期间,本地媒体和社交网络上引起过一些有关香港雪影的谈论。一些热心人更无惧严寒跑到大帽山盼望一睹雪景。香港天文台亦收到数个怀疑出现冬季特殊天气现象的查询,部分并且附上影片和照片。我们非常感谢市民向天文台提供这些特殊天气的观测资料!

如何分辨不同种类的冬季特殊天气现象?

根据天文台在 1948 年 1 月至 2014 年 2 月期间的记录,在强烈寒潮及大气条件适合的情况下,香港的冬季过去曾有五种特殊天气现象的报告,包括结霜、结冰、雾淞、雨夹雪 (或称夹冰丸) 甚至降雪 (相关的历史资料及气候统计结果,详见同系列网志:「临近冰点的香港 - 历史角度」)。这些现象主要出现于 12 月至 3 月之间。它们的差别在于形成过程、晶体结构和外型,与及形成时的天气状况 [1-5] (详见附件 1)。图 1 (a)、1 (b) 和 1(c) 分别显示香港曾观测到的结霜、结冰及雾淞现象的例子。图 2 为出现不同冬季降水天气的典型大气条件示意图。


图 1 (a)

图 1 (a)      2013 年 12 月 29 日早上,打鼓岭有植物表面出现结霜现象。
(鸣谢: 黄永恒)



图 1 (b)

图 1 (b)      1975 年 12 月 15 日大帽山出现的冰柱。
(鸣谢: 文汇报)



图 1 (c)

图 1 (c)      2010 年 12 月 16 日,大帽山山顶出现雾淞,呈羽毛状并依附在钢缆环的迎风面上。



图 2

图 2      出现各种不同冬季降水天气的典型大气条件示意图。



最近的大帽山个案

我们可以尝试利用 2014 年 2 月 10 日晚上约11时在大帽山雷达站外出现的「怀疑降雪」报告作为例子,以说明如何辨别冬季降水天气类型。当晚有人目睹和录影了约 2 至 3 分钟怀疑固体降水,随后变成液体降水的过程。目击者同时亦提供了数张地上和叶面上有结冰的照片。

当时在大帽山自动气象站录得的气温约为零下 1 度至零下 2 度,没有测量得到的雨量。 高空探空资料显示该晚的冻结高度 (freezing level) 约为 3400 米,表示如在有利的大气条件下,雪可在这高度之上形成。但在 1200 米与 2500 米之间为相对温暖(约 5 至 9 度)及水气饱和的一层。在香港国际机场的微波辐射计探测到的垂直剖面亦显示在 1 公里高的地方有一层冷空气(约 0 至 2.5 度),而之上是较温暖和水气饱和情况。回看图2所示的情景,2 月 10 日晚上在垂直方向的气温变化正好符合出现雨夹雪或冻雨的条件。这显示即使大帽山山顶之温度是零度以下,其上空仍然是相对温暖及水气饱和的厚云层。任何从高空降下的雪花,在穿过这较暖层时都会融化,因此降雪能到达地面的可能性是非常低。较可能出现的情形是融化中的雪花或雨点在遇到近大帽山地面的零度或以下温度时再度凝结成细小的冰丸。换言之,当晚在大帽山的天气现象好可能是非常轻微的雨夹小冰丸和地面轻微结冰(冻雨)的情况。

昔日降雪报告「悬案」?

天文台在二次大战之后共收过四次降雪报告,全发生于多年之前,分别在 1967 年 2 月 2 日、同年 12 月 13 日、1971 年 1 月 29 日及 1975 年 12 月 14 日。当时的仪器观测相对贫乏,对事发当时、当地的气象环境掌握不多,主要是地面的气温。当时对降雪现象的评估,主要基于证人的描述以及最接近事发时的大气数据。除1975年的个案外,其他三次降雪报告中的气温皆高于零度,那些现象真的是降雪吗?有没有可能是融化中的雪花、雨夹雪,甚至是其他呢?

假如纯粹以物理学的角度考虑,雪在显著高于零度的环境中确实不能长时间保持固态。但若果温度只是稍高于零度,再配合足够乾燥的环境,雪花降下时仍有可能维持不完全融化甚至不融化。1967 年 12 月 13 日案例的高空探空资料正好显示有这种乾燥条件。至于 1971 年 1 月 29 日及 1967 年 2 月 2 日两案例,环境条件没有那么乾燥,对雪花保持固态相对不太有利,因此我们仍不能排除这些个案或与融化中的雪花或雨夹雪有关的可能性。若有时光隧道,能把现代的先进仪器带到过去的事发现场的话,那就容易判断得多了。



杨汉贤(1),江君彦(2),李子祥(1)

(1) 香港天文台
(2) 美国国家海洋与大气管理局天气预报中心


参考资料:

[1] T.T. Cheng, 1970 : Frost, Rime, Sleet and Other Winter Phenomena in Hong Kong, Royal Observatory Technical Note (Local) No. 10
http://www.hko.gov.hk/publica/tnl/tnl010.pdf

[2] 唐宇煇, 2010 : 香港的结霜天气
http://www.hko.gov.hk/education/edu01met/wxphe/ele_wintermonsoon7_c.htm

[3] 谭广雄, 2010 : 香港难得一见的雾淞奇境
http://www.hko.gov.hk/education/edu01met/wxphe/ele_wintermonsoon8_c.htm

[4] What is the Difference between Sleet, Freezing Rain, and Snow?
http://www.crh.noaa.gov/news/display_cmsstory.php?wfo=iwx&storyid=92100&source=0

[5] Illustration of snow formation:
http://www.metoffice.gov.uk/learning/snow/how-is-snow-formed



最近修订日期: <2014年9月3日>