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香港的地形降雨

创作时间:
作者:
@小白创作中心

香港的地形降雨

引用
1
来源
1.
https://www.hko.gov.hk/tc/education/weather/rain/00726-Orographic-Rainfall-in-Hong-Kong.html

香港地区的地形降雨现象一直备受关注。从大帽山到凤凰山,这些地区的年平均雨量显著高于其他区域。这种现象是如何形成的?气象预报员又是如何预测地形降雨的?本文将为您详细解析这一气象学中的有趣现象。

在香港,地形降雨多出现于吹西南风的日子。例如在2023年7月4日,当日本港受西南气流影响,雷达(图二)显示在下午约2时开始不断有雨区在大帽山附近发展,而且呈西南至东北走向,雨区于大帽山和凤凰山下游位置分别出现增强趋势,为该区带来更大的降雨,整个过程持续约一小时。从当日的雨量图中可见上述地区录得的雨量明显较其他地方多,达40毫米或以上。


图一 香港平均年雨量分布图(1991-2020年)。

图二 2023年7月4日雨量分布图(左)及雷达动画(右)。

不过,地形降雨并非只在西南风天出现。2023年7月18日,本港受当时正在远离开的热带气旋泰利影响,吹着较强的东至东南风。当日上午11时左右开始有雨区在飞鹅山一带发展(图三),并随低层偏南风往北走,雨区于山的下游位置,即新界北部稍为增强,整个过程持续至下午1时左右。从当天的雨量图中可见飞鹅山至新界北部一带雨量较多,部分地区日雨量达70毫米或以上。

图三 2023年7月18日的雨量分布图(左)及雷达动画(右)。

地形降雨的预报

虽然地形有利降雨形成,但每次降雨过程的雨量分布及持续时间也不尽相同。有時即使是吹着西南风或东南风的雨天,地形效应也不明显,各区的雨量分布较上述的例子平均。常说香港山多平地少,因此预测地形降雨对预报员来说是一个重要的课题。

数值天气预报模式是目前辅助天气预测的主要工具。然而,这些电脑模式对预测地形降雨仍存在一些限制。首先,虽然模式的空间分辨率不断提升,部分模式的分辨率更达到10公里或更仔细,然而香港面积较小、地形复杂多变,全球模式一般无法完全捕捉小尺度地形的细节,导致难以准确模拟地形对降水的影响(图四)。

图四 欧洲中期预报中心模式(水平分辨率约9公里)中香港附近各网格的高度,可見约一公里高的大帽山在模式网格中亦只有百多米高。

另一方面,地形降雨牵涉不少中尺度以至大气边界层物理过程,例如云微物理、边界层湍流等,然而这些物理过程在科学界仍是研究课题,在一般数值天气预报模式中完整地表达相关过程仍有限制。

因此,单单依赖数值预报模式很難准确预报地形降雨。预报员需要深入分析天气形势,结合各种观测资料,评估大气情况是否适合降雨形成,其中预报员亦会特别留意对地形降雨产生有利条件。根据过去香港出现明显地形降雨过程的案例分析和研究,当大氣低层受东至东南风及西南风影响,且风速达到一定程度,有利显著地形降雨的产生。在西南风影响下,大屿山东北部及大帽山至新界东北部一带较可能有显著降雨,而在东至东南风影响下,则香港东部雨势较為明显。此外,风速和大气不稳定性,亦会影响气流通过山脈时,对流活动发展的位置以及其滞留的时间。 儘管数值预报模式预报降雨的位置和强度方面仍有限制,但我们可以利用其预报的风速和大气不稳定性等模式掌握相对较好的参数,再结合上述的研究结果,发展协助预报员预报地形降雨的产品 (图五)。


图五 根据电脑模式的风向风速和“湿弗劳德数”(流体力学中描述不稳定大气特性的參數)的预报、以判断未来数日可能發生地形降雨時段(以紅色顯示)的工具。

结语

在合适的大气条件下,地形降雨会令山區附近的雨勢較平地显著。预报员透过仔细分析天气形势及利用各种预报工具,评估地形降雨出现的可能性。然而天气瞬息万变,降雨实际发生的时间及地点亦有一定的随机性。因此大家在户外活动,尤其是在山岭远足期间,要时刻留意天气变化,以及天文台发出的最新天气预测及“我的天文台”应用程式推送的天气提示信息。

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