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星期一, 2014年 4月 28日

臨近冰點的香港 - 觀測角度

2013 年 12 月和 2014 年 2 月香港受寒潮影響期間,本地媒體和社交網絡上引起過一些有關香港雪影的談論。一些熱心人更無懼嚴寒跑到大帽山盼望一睹雪景。香港天文台亦收到數個懷疑出現冬季特殊天氣現象的查詢,部分並且附上影片和照片。我們非常感謝市民向天文台提供這些特殊天氣的觀測資料!

如何分辨不同種類的冬季特殊天氣現象?

根據天文台在 1948 年 1 月至 2014 年 2 月期間的記錄,在強烈寒潮及大氣條件適合的情況下,香港的冬季過去曾有五種特殊天氣現象的報告,包括結霜、結冰、霧淞、雨夾雪 (或稱夾冰丸) 甚至降雪 (相關的歷史資料及氣候統計結果,詳見同系列網誌:「臨近冰點的香港 - 歷史角度」)。這些現象主要出現於 12 月至 3 月之間。它們的差別在於形成過程、晶體結構和外型,與及形成時的天氣狀況 [1-5] (詳見附件 1)。圖 1 (a)、1 (b) 和 1(c) 分別顯示香港曾觀測到的結霜、結冰及霧淞現象的例子。圖 2 為出現不同冬季降水天氣的典型大氣條件示意圖。


圖 1 (a)

圖 1 (a)      2013 年 12 月 29 日早上,打鼓嶺有植物表面出現結霜現象。
(鳴謝: 黃永恒)



圖 1 (b)

圖 1 (b)      1975 年 12 月 15 日大帽山出現的冰柱。
(鳴謝: 文匯報)



圖 1 (c)

圖 1 (c)      2010 年 12 月 16 日,大帽山山頂出現霧淞,呈羽毛狀並依附在鋼纜環的迎風面上。



圖 2

圖 2      出現各種不同冬季降水天氣的典型大氣條件示意圖。



最近的大帽山個案

我們可以嘗試利用 2014 年 2 月 10 日晚上約11時在大帽山雷達站外出現的「懷疑降雪」報告作為例子,以說明如何辨別冬季降水天氣類型。當晚有人目睹和錄影了約 2 至 3 分鐘懷疑固體降水,隨後變成液體降水的過程。目擊者同時亦提供了數張地上和葉面上有結冰的照片。

當時在大帽山自動氣象站錄得的氣溫約為零下 1 度至零下 2 度,沒有測量得到的雨量。 高空探空資料顯示該晚的凍結高度 (freezing level) 約為 3400 米,表示如在有利的大氣條件下,雪可在這高度之上形成。但在 1200 米與 2500 米之間為相對溫暖(約 5 至 9 度)及水氣飽和的一層。在香港國際機場的微波輻射計探測到的垂直剖面亦顯示在 1 公里高的地方有一層冷空氣(約 0 至 2.5 度),而之上是較溫暖和水氣飽和情況。回看圖2所示的情景,2 月 10 日晚上在垂直方向的氣溫變化正好符合出現雨夾雪或凍雨的條件。這顯示即使大帽山山頂之溫度是零度以下,其上空仍然是相對溫暖及水氣飽和的厚雲層。任何從高空降下的雪花,在穿過這較暖層時都會融化,因此降雪能到達地面的可能性是非常低。較可能出現的情形是融化中的雪花或雨點在遇到近大帽山地面的零度或以下溫度時再度凝結成細小的冰丸。換言之,當晚在大帽山的天氣現象好可能是非常輕微的雨夾小冰丸和地面輕微結冰(凍雨)的情況。

昔日降雪報告「懸案」?

天文台在二次大戰之後共收過四次降雪報告,全發生於多年之前,分別在 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。當時的儀器觀測相對貧乏,對事發當時、當地的氣象環境掌握不多,主要是地面的氣溫。當時對降雪現象的評估,主要基於證人的描述以及最接近事發時的大氣數據。除1975年的個案外,其他三次降雪報告中的氣溫皆高於零度,那些現象真的是降雪嗎?有沒有可能是融化中的雪花、雨夾雪,甚至是其他呢?

假如純粹以物理學的角度考慮,雪在顯著高於零度的環境中確實不能長時間保持固態。但若果溫度只是稍高於零度,再配合足夠乾燥的環境,雪花降下時仍有可能維持不完全融化甚至不融化。1967 年 12 月 13 日案例的高空探空資料正好顯示有這種乾燥條件。至於 1971 年 1 月 29 日及 1967 年 2 月 2 日兩案例,環境條件沒有那麼乾燥,對雪花保持固態相對不太有利,因此我們仍不能排除這些個案或與融化中的雪花或雨夾雪有關的可能性。若有時光隧道,能把現代的先進儀器帶到過去的事發現場的話,那就容易判斷得多了。



楊漢賢(1),江君彥(2),李子祥(1)

(1) 香港天文台
(2) 美國國家海洋與大氣管理局天氣預報中心


參考資料:

[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 : 香港的結霜天氣
http://www.hko.gov.hk/education/edu01met/wxphe/ele_wintermonsoon7_c.htm

[3] 譚廣雄, 2010 : 香港難得一見的霧淞奇境
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



最近修訂日期: <2014年9月3日>