香港的氣溫測量站

時值新春，借杜甫詩句「好雨知時節，當春乃發生。隨風潛入夜，潤物細無聲。」， 在甘露滋潤萬物之際， 祝願各位讀者新年進步，欣欣向榮。

虎年遇上寒潮

香港剛剛渡過一個頗為寒冷的農曆新年，在天文台尖沙咀總部的每日最低氣溫由年初一(2月14日)的 14.6 ^oC 下降至初六(19日)的 7.7 ^oC， 而荃灣和九龍城的最低氣溫更分別只有 5.3 ^oC 和 5.9 ^oC， 比打鼓嶺的 6.0 ^oC 更低。

市區比新界還要冷 ? 氣象站選址有問題 ?

傳统概念是新界氣溫在冬天要比市區為低，今年新年期間的氣溫情況是否代表這概念有需要改變 ?

過去兩年，打鼓嶺 、石崗(市郊)、荃灣和九龍城(市區)在冬季 (12月、1月及 2月)的平均最低氣溫分別為12.7、13.5、13.9 及14.7 度，反映新界平均比市區較為寒冷的客觀事實。在晴朗、少雲和微風的晚上，打鼓嶺和石崗由於較為空曠，附近建築物稀疏，像少蓋了毡子一樣，有利地面的熱量流失(氣象學上稱為輻射冷卻)，故此一般較市區氣溫為低。但由於農曆年底(2月12日)已經開始的寒潮帶來長時間天陰、間中有雨的天氣，輻射冷卻因素沒有出現。在持續北風影響下，大氣混和較為均勻，市區與郊區溫度的差距拉窄。

是次寒潮凸顯的一個因素是氣象站的高度。荃灣站是眾多市區站中最高的一個站，海拔 142 米，而九龍城站則為 92 米。根據氣溫平均每上升100 米下降約 0.6 ^oC 的規律推算，荃灣站和九龍城站與海平面的氣溫相差分別約為 0.9 ^oC 及 0.6 ^oC，均少於 1 ^oC，因而有一定的代表性。

綜合上述兩個因素，兩站在是次寒潮中比較市區及其他近海平面站氣溫稍低，但不失其對市民的參考價值。

荃灣區氣溫站設於大帽山腰的可觀自然教育中心暨天文館

其實，氣象站的選址是較為複雜的課題，有需要在氣象科學與提供氣象服務兩者不同的要求之下取得平衡。從科學的角度，理想的溫度測量站應符合一系列條件，包括溫度計不能暴露於陽光、地表應平坦，並植以短草、環境應不受高樓大厦、以及人為熱源的影響等。這樣，測量的溫度數據才可代表一個區內天氣元素的特徵。

在香港，由於城市高度密集的發展，理想的測量站是十分難求的。為了滿足市民對氣象資訊的需求，我們在一些相對符合基本的建站條件的地點建站，未必能盡善盡美。選址時要照顧到場地的開敞程度、場地保安以及人員進行儀器維修的方便程度等非氣象因素。

滿足市民對區域天氣資訊的需求

由於香港地形複雜，各處地方城市化程度不同，人口分佈亦各處相異, 氣溫在不同區域都有出入。故此，我們在 2007 年開展「一區一站」的工作，目標是全港十八區每區最少有一個量度氣溫的自動站。今年三月，這項工作已經完成。除此之外，2007 年我們亦伙拍香港理工大學及聯校氣象網建立「社區天氣資訊網絡」, 協助學校及團體建立自動氣象站，並將收集到的天氣資料透過互聯網 (http://weather.ap.polyu.edu.hk/index_c.php) 發放給全港市民。市民足不出戶，便可以參考額外數十個自動氣象站的即時氣溫和天氣資訊。


部份「社區天氣資訊網絡」自動氣象站的實時氣溫



李本瀅

氣候變化的疑問 (2) - 北極海冰與喜馬拉雅山冰川

在全球暖化的背景下，為何近期北極海冰的覆蓋面積卻在增加 ?

雖然 2008 及 2009 年夏季的北極海冰覆蓋面積較 2007 年 9 月時的最低記錄為大(圖一)，面積仍低於長期平均值，並在過去數十年間有明顯減少趨勢。根據美國國家冰雪數據中心 (U.S. National Snow and Ice Data Center) 的資料顯示，自 1979 年有記錄以來，2009 年的海冰覆蓋面積是歷來排名第三最小，而且面積最小的五個年份均在過去五年間出現。

圖一      1979 至 2009 年夏季 (9月) 的北極海冰月平均覆蓋面積
(來源: 美國國家冰雪數據中心)

喜馬拉雅山冰川的溶化情況是怎樣 ?

最近，IPCC 承認在 2007 年發表的評估報告(第二工作組部分)中提到喜馬拉雅山冰川的後退速率及估計消失時間並沒有足夠的科學證據支持，這個錯誤是由 IPCC 的科學家自行指出的。雖然如此，現時證據仍然顯示喜馬拉雅山和世界各地的冰川正在溶化，以及全球變暖是一個事實並且很有可能是由人類造成的。


圖二      1980 至 2008 年參考冰川的冰川物質平衡[註]
之年平均值。正值以藍色表示，負值以紅色表示。
(來源：世界冰川監測服務：冰川物質平衡初步數據
 2007/2008；http://www.geo.unizh.ch/wgms/mbb/sum08.html)

圖二顯示總部設在瑞士的世界冰川監測服務 (World Glacier Monitoring Service , WGMS) 最新公佈之全球冰川融化結果。該組織指出，整整一世紀有系統的觀測數據清楚顯示了全球冰川減縮的普遍趨勢。

預料世界各地的冰川及冰帽 (不包括位於格陵蘭及南極洲的冰蓋) 溶化，會令全球海平面到 2100 年時上升 10 至 25 厘米。另一個導致全球海平面上升的主因是海水受熱膨脹。即使假設我們立即停止一切排放活動 (例如:電力生產、工業活動及交通工具使用等)，過往已排放到大氣中的二氧化碳仍會使全球氣溫再上升約 0.6°C，這亦會令海水的溫度上升並膨脹，使海平面進一步上升。近期研究指出，視乎排放情景，到 2100 年時單單因水溫上升，海水受熱膨脹，便會使水平面高度上升 20 至 50 厘米，遠大於冰川和冰帽溶化所帶來的影響。

IPCC 的結論可信性有多少 ?

IPCC 在 2007 年的評估報告指出現時所經歷的氣候變化「很有可能」是人類活動造成的。所謂「很有可能」是指有 90% 的可能性，而不是百分之百肯定。雖然不太完美，但不確定性在科學發展道路上一直存在。

那麼這些事情讓我們明白到什麼 ? 我們應小心理解一些短期變化，作出分析時應以長期變化趨勢為依歸。此外，我們亦不要將天氣 (短期變化) 及氣候 (不少於 30 年的天氣平均狀況)兩者混淆。最後，我們也不要因單單一個錯誤，便完全否定 IPCC 2007 年評估報告的所有內容。因為到目前為止，只有大氣中二氧化碳的濃度上升這個原因，才能解釋觀察到的多個氣候變化現象，包括全球變暖、冰川冰帽溶化及海平面上升等。


參考:

Mark F. Meier, Mark B. Dyurgerov, Ursula K. Rick, Shad O'Neel, W. Tad Pfeffer, Robert S. Anderson, Suzanne P. Anderson, Andrey F. Glazovsky, 2007 : Glaciers Dominate Eustatic Sea-Level Rise in the 21st Century. Science, 24 August 2007: Vol. 317. no. 5841, pp. 1064 – 1067

Susan Solomona, Gian-Kasper Plattnerb, Reto Knuttic, and Pierre Friedlingsteind, 2009: Irreversible climate change due to carbon dioxide emissions. Proceedings of the National Academy of Sciences, February 10, 2009, vol. 106, no. 6, pp1704–1709.

註：「冰川物質平衡」是指冬季冰雪積累量和夏季冰雪消融量的相差值。其單位為毫米水當量 (millimetre of water equivalent (mm w.e.))。正值的物質平衡表示冰川體積上升，而負值則意味著冰川的體積下降。



李本瀅

氣候變化的疑問(1) - 迷你冰河時期 ?

在 2009 年 12 月及 2010 年 1 月侵襲北半球中緯度大部分地區的暴風雪吸引了不少媒體的注意，加上有報告指北極海冰自 2007 年開始增加及一些對氣候年代際變化的科研討論，令「迷你冰河時期」一詞在外國報章出現並迅速為本地傳媒廣泛報導，對「全球變暖」的可信性產生疑問。在此我嘗試解答這些疑問。

什麼是迷你冰河時期 ?

「冰河時期」是指冰蓋 (冰川) 在世界各地廣泛形成並持續的一段長時期 (以百萬年計)。「小冰河時期」一詞也曾用來描述在 14 至 19 世紀北半球的一段寒冷時期，但這並不是真正的冰河時期，因為該段時期的寒冷程度和持續時間還未能令冰蓋在世界各地大範圍地出現。相形之下，2009 年末及 2010 年初的寒潮持續時間更短，冰蓋的覆蓋範圍更小，故使用「冰河時期」來形容現在這段時期實有欠妥當。

「迷你冰河時期」一詞首先在今年 1月 10 日的一份英國報章中出現，但這個詞語從未在該報引述的研究學者的論文報告或演說中出現。事實上，該學者只是指出 (在互聯網上) 近期的冷卻情況，「可能會在未來十年間抵消全球變暖的影響」及「現在還不太確定全球變暖的短期演變情況」。此外，他亦說「我們均認為，假如我們未能大力減少溫室氣體排放，長遠來說，或者在 2050 年及以後，地球會明顯較現時溫暖」。

至此，在這裡我們應該清楚明白到 2009 年末及 2010 年初的寒潮只是「天氣」，而不是「氣候」。根據世界氣象組織（WMO）的定義，氣候是不少於 30 年的平均天氣。

世界其他地方的天氣和香港的寒冷天氣究竟怎樣 ?

近期的寒冷天氣主要影響歐洲、歐亞大陸、中國北部及北美洲等地。相反，在其他地方，例如在北極部分地區，氣溫較平均高 10° C或以上。在北半球熱帶地區及南半球大部分地區的氣溫也高於平均值，而澳洲南部最近的氣溫更高達 40°C 以上。在本港，雖然我們在 2009 年 11 月發出了最早的寒冷天氣警告，而且 2009 年 12 月也較正常清涼，但從整年來看，2009 年的天氣仍然異常溫暖，是自 1884 年有記錄以來第九最溫暖的年份。儘管我們在 2010 年 1 月也曾發出寒冷天氣警告，但該月的平均氣溫 (16.8°C) 仍較平均值高 0.7°C 。所以，近期北半球部分地區的寒冷天氣可視為正常的短期天氣變化的一部分。

圖一      2009年12月至2010年1月的全球表面氣溫距平 (與1971至2000年的平均值的差距)
(圖片來源: NOAA/OAR/ESRL PSD, Boulder, Colorado, USA, http://www.esrl.noaa.gov/psd/)

為什麼會出現寒冷天氣 ?

造成 2009 年末及 2010 年初的寒冷天氣有多個成因。根據部分科學家的說法，其中一個可能的原因是北極濤動 (Arctic Oscillation) 在這段時間處於強負位相。簡單來說，北極濤動是指北半球中緯度地區 (大約是北緯45度) 與北極之間氣壓差的變化。當北極濤動處於負位相時，北半球的天氣形勢有利於北極的冷空氣向南侵襲。而在正位相時，天氣形勢大致上和負位相時相反，某程度上限制了冷空氣向南擴展。從過去 60 年的北極濤動資料 (圖2) 可以看到，2009 年的情況不是太不尋常。



圖二      1950至2009年間北極濤動指數的3個月移動平均值
(圖片來源:氣候預測中心，美國國家海洋及大氣管理局)


我們應如何理解這些激烈的天氣變化 ?

雖然雪災和嚴寒天氣是極端天氣事件，但這些事件都只是自然氣候的一部分。聯合國政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 在 2007 年指出，全球變暖令氣溫有長期上升趨勢，而在過去數十年間極端寒冷事件的出現次數則日漸減少，預料極端寒冷事件的出現機會將隨全球氣溫上升而進一步下降。

在香港方面，我回想起 2008 年 1、2 月間香港經歷了 40 多年來首次連續24天的氣溫降至 12°C 或以下的情景，但 2009 年 2 月卻是自 1884 年有記錄以來最溫暖的 2 月。在過去 10 個最溫暖的 2 月中，有 6 個是在 1990 年以後出現的。現在我們還不能百分百確定地說每一個極端天氣事件都與氣候變化有關，但冷暖天氣的巨大差別則肯定會令我們感受到氣候變化在長遠未來可能所帶來的影響。


李本瀅