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  • 各種冬季降水現象有何不同?

  • 星期五, 2016年 3月 11日

2016 年 1 月下旬的一股強烈寒潮席捲華南,為香港帶來嚴寒天氣,天文台在 1 月 24 日的最低氣溫只有 3.1 度,創了 1957 年以來的最低溫度記錄。在 1 月 24 日,香港更出現了非常罕見的結冰、下凍雨及冰粒現象,引起傳媒和市民的廣泛關注,尤其對不同種類的冬季降水感興趣,期間對「雨夾冰粒」及「雨夾雪」(兩者在英語同被稱為 sleet)的討論甚多。本文嘗試解釋不同類型冬季降水的分別以及名稱的選用。

正如在早前探討冬季天氣現象的網誌中提到[1,2],上述的冬季降水現象在香港非常罕見。其實大多數在冬季出現的降水均源自高空雲層中的雪花,它們在抵達地面時以哪種型態出現,即液態、固態或兩者的混合,則取決於由高空直到地面之間的大氣層溫度變化。以下介紹各種冬季降水現象、以及有利它們形成的典型高空溫度分佈:




不論冬天或夏天,雨是在華南地區最常見的降水。當雲與地面之間的空氣絕大部分溫度高於攝氏 0 度,即水的冰點,所有從凍結高度(氣溫降至 0°C 的高度)以上的雲所產生的雪花在下降時會受熱而融化,並在抵達地面前完全變成雨點(圖一)。

圖一
圖一      出現雨的典型垂直溫度分布





雪是一種固態降水,雪花由位於溫度遠低於冰點以下的細小冰晶黏貼一起而成。雪要能夠抵達地面,由雪花形成的位置至地面之間的氣溫一般須在攝氏 0 度或以下,使雪花在下降過程中保持不被融掉(圖二)。但亦有特殊的情況,就是如果近地面的空氣夠乾燥,即使近地面的溫度稍高於冰點,一些已部分融化或未曾融化的雪花亦有可能抵達地面,形成降雪[3]。雪按照其大小和特徵可分為「乾」、「濕」兩種。如圖三所示,經過乾燥而溫度遠低於冰點的空氣而降下的雪花會較細小並呈粉狀。這些雪通常被稱為「乾雪」,適合進行雪上體育活動。如果雪花降下時經過的空氣溫度接近或稍高於冰點,雪花的邊緣會融化,然後黏在一起,形成更大更重的雪花。這些雪通常被稱為「濕雪」,適合製造雪球或雪人[4],但行人在「濕雪」上行走會較易滑倒。

圖二

圖二      2009 年 11 月 12 日攝於北京的雪



圖三

圖三      出現「乾雪」(左)及「濕雪」(右)的典型垂直溫度分布


 
「雨夾冰粒」或「雨夾雪」(sleet)

英語中 'sleet' 一詞是一個比較籠統的天氣用語,用來形容固態與液態降水的混合情況,可是國際間沒有一致的定義,世界不同地方對 'sleet' 指雨夾雜哪種固態降水有兩種用法,分別是冰粒(圖四)和部分融化的雪(如表一所列)。由於兩者的外觀和形成條件有所不同(圖五),將這兩種混合體清楚描述,即分別稱為「雨夾冰粒」(rain and ice pellets)和「雨夾雪」(rain and snow)會較易理解及能避免誤會。

名稱而言,「雨夾冰粒」亦可以叫「雨夾冰丸」。對於應該用「冰粒」或「冰丸」,世界氣象組織的『國際氣象詞典』所採用的是「冰丸」。天文台採用「冰粒」一詞,較接近本地日常用語,讓市民容易明白。至於用「雨夾雪」 (rain and snow)或「霙」來形容雨夾雜已部分融化的雪,「雨夾雪」這一詞較為直觀及簡單易明。

表一


圖四

圖四      2016 年 1 月 24 日在大帽山雷達站觀測到的冰粒(鳴謝李月嬋提供)



圖五

圖五      出現雨夾冰粒(左)及雨夾雜部分融化的雪(右)的典型垂直溫度分布



凍雨

有利凍雨出現的垂直溫度分布與出現冰粒的類似,不同在於高空的暖空氣層厚很多,而接近地面低於冰點的空氣層則淺薄很多(圖六)。雪花先在深厚的暖空氣中降落並完全融化成雨點。然後,雨點在接近地面時經過一層低於冰點的淺薄空氣,由於這層空氣很薄,未足以令雨點(凍雨)立刻再次凝固成冰粒。當這些過冷水滴一旦接觸到冰冷物體如地面、樹木或電纜,會即時凝固成冰面或冰柱(圖七)。凍雨引致的結冰路面會對行人和駕駛者構成危險(圖八),而積冰的負荷則有可能破壞電纜和樹幹。

圖六
圖六      出現凍雨的典型垂直溫度分布



圖七

圖七      2016 年 1 月 24 日在大埔嘉道理農場因凍雨造成的結冰(鳴謝李健威提供)



圖八

圖八      2016 年 1 月 24 日在大帽山出現結冰路滑的情況(鳴謝李月嬋提供)


在氣候變化的情況下,極端天氣仍會發生。在香港出現如此罕見的冬季降水現象,或會吸引不少市民外出觀賞和拍攝,不過大家要注意這些特殊現象、嚴寒天氣及結冰路滑可能帶來的危險。天文台最近推出的「戶外攝影天氣資訊網頁」(http://www.hko.gov.hk/out_photo/outdoor_photo_uc.htm),提供了大氣低層的溫度、濕度、風速、風向等資料,讓大家了解各區及高地的天氣情況,及早作好準備。



何俊傑,李子祥


參考資料:

[1] 臨近冰點的香港 – 觀測角度
http://www.hko.gov.hk/blog/b5/archives/00000160.htm

[2] 臨近冰點的香港 – 歷史角度
http://www.hko.gov.hk/blog/b5/archives/00000159.htm

[3] The rate of snowflake melting as it falls
http://www.theweatherprediction.com/habyhints/208/

[4] UKMO, How is snow formed?
http://www.metoffice.gov.uk/learning/snow/how-is-snow-formed

[5] NOAA, National Weather Services, Glossary
http://w1.weather.gov/glossary/?word=sleet

[6] Cleveland Abbe, Jr., 1916 : American definition of “sleet”, Monthly Weather Review, 44(5), 281-286.

[7] UKMO, What is sleet ?
http://www.metoffice.gov.uk/learning/learn-about-the-weather/weather-phenomena/what-is-precipitation/sleet

[8] Bureau of Meteorology, Glossary
http://www.bom.gov.au/lam/glossary/spagegl.shtml



最近修訂日期: <2016年7月12日>