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公历农历对照

电脑预测天气图背景资料

大气层是一个三维空间,地面与高空天气形势变互相紧扣。因此,在制定天气预报策略时,需要把地面天气图和高空天气图一并分析,才能对天气形势演变有一个较全面的掌握。天文台制作的电脑模式预测天气图,水平范围涵盖东亚及西太平洋地区,分辨率为十公里,垂直方向由地面伸展至一万二千米的高空。旨在让市民大众了解未来一至三天的天气形势演变,以及为其他特殊用户,例如航空界或飞行爱好者等,提供一套较全面的参考预报资料。为方便使用者理解天气预测图,下文会对一些关键但可能较为陌生的气象术语逐一简介。有兴趣的读者,可进一步参考天文台的“天气图解读及天气预报基础课程”及“数值天气预报基础课程”讲义。

 

天气图分类

天气图可简单分为「地面」和「高空」两大类。「地面」其实泛指地球表面,在不同地点,例如海洋或山脊上,可表示极不相同的高度。因此,在阅读地面天气、温度、风向和风速图时,要注意所代表的高度。另一方面,为方便比较不同的气压系统,气压图则统一以平均海平面作为参考高度。

至于「高空」方面,由于常规的高空观测与大气分析都是在标准等气压面上进行,所以高空天气图亦习惯在等压面上绘制。受地球引力所牵制,大气密度与压力会随高度增加而下降。所以,在标准大气中,气压单位可用来表达高度。下表列出了四个常用的标准等压面与其海拔高度:

气压 大约海拔高度
200百帕斯卡 12,000米
500百帕斯卡 5,600米
700百帕斯卡 3,000米
850百帕斯卡 1,500米
925百帕斯卡 1,000米

 

流线

流线图一般惯用于高空,展示某一时刻大气运动流向的空间分布。流线上随着箭头展示任何一点的流向,都是平行于该点的风向。下图分别显示北半球两种常见环流系统的典型流线图:(左图) 流线以逆时针转动并向中心汇聚,称为气旋;(右图) 流线以顺时针转动而向外扩散,称为反气旋。(按:南半球情况刚好相反。)

气旋 反气旋
气旋 反气旋

 

高空的气旋和反气旋,往往与地面的低压区和高压区有密切的关系。低空气旋表征水平汇聚、垂直上升的不稳定气流,可以导致恶劣天气产生;低空反气旋则代表水平辐散、垂直下沉的稳定流场,伴随着晴朗的天气。

 

涡度

涡度,是表示气流的旋转程度和旋转方向的一个物理量。气旋和反气旋环流的涡度分别会取正值和负值。涡度正值越高的地方,表示气旋环流越强。850百帕斯卡的涡度图,以颜色显示正涡度区域。配合流线,可以清楚标示坏天气出现机会较大的地方。

 

相对湿度

高空相对湿度图,反映大气中水气含量的空间分布。由于水气是产生云的先决条件,在相对湿度高的地方,出现云的机会较大。若再有环流及其他气象条件配合的话,更可以有降雨现象。从700 百帕斯卡的相对湿度图,可以帮助估计大气中层和低层的云量分布和厚度。

 

位势高度

位势,又称重力位势,是空气在地球重力场中蕴藏的能量。在大气中,位势会随高度和纬度而变化。在等压面天气图上,位势高的地方位能较高,位势低的地方位能较低,高空的气流会由前者流向后者,情况有点像河川根据山脊高低的分布而流动一样。同时,位势相对较高及较低的区域,亦与高压区及低压区互相呼应。为方便大气分析,一般会再把位势转换(除以重力常数)成位势高度,单位由能量变成高度,以「位势米」表示。从500百帕斯卡的位势高度图,可清楚检视大尺度的重要天气系统,例如西风长波槽或副热带高压脊等等。这些大尺度的槽脊系统往往决定了大规模的冷暖空气活动,以至台风或其他高空扰动的移动路径。

 

高空急流

高空急流是围绕地球的一条强而窄的高速气流带,集中在对流层上部或平流层中,在中高纬西风带内或在低纬度地区都可出现。其水平长度达几千以至上万公里,宽数百公里,厚几公里。急流中心风速有时可达每小时200至300公里,而且可以有一个或多个风速极大中心,具有强大的水平切变和垂直切变。比方说,河流中央的流水急速,当遇上近岸的缓缓水流时,便会产生波浪、漩涡、甚至湍流。同样道理,高空急流附近因有强大的风切变,湍流情况也可能在高空中出现。若飞机遇上这种现象,机身会变得颠簸不定,有一定的危险性。有趣的是,飞机师不一定会因而避开高空急流。相反,若航道配合的话(一般是由西至东飞行),飞行员往往会骑上高空急流,以利用它的高速气流去大大缩短飞行时间以及节省燃料。在200百帕斯卡的高空急流图中,风速大于每小时150公里的区域会涂上不同的颜色,以清楚标示高空急流的位置。