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輻射小知識 -
非電離輻射–看不見的天氣觀測伙伴

撰文 : 楊少蕙

非電離輻射是一種電磁波,當它與物質接觸時,其能量不足以將電子從物質的原子移走。非電離輻射的例子有紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波,在日常生活的應用很廣泛,如本系列其中一篇 文章提到的無線通訊。今期我們會討論非電離輻射在天文台天氣觀測上的應用。


  1. 雷達
  2. 激光雷達
  3. 氣象衛星
  4. 高空天氣觀測


(1)     雷達 – 雷達一詞是英文 RAdio Detection And Ranging 縮寫 RADAR 的中文音譯,表示以無線電波作探測及定距。天文台利用天氣雷達探測降雨的位置和強度,雷達發出的微波脈沖能穿透雲層,但會被雨點反射。雷達根據反射回來的脈沖強度和移動時間,便能計算雨點的位置和強度。

位於大帽山的天氣雷達
位於大帽山的天氣雷達

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(2)     激光雷達 – 天文台利用激光雷達來探測香港國際機場附近的風切變。有別於傳統的天氣雷達,激光雷達並非使用微波,而是射出紅外線輻射來探測空氣中塵粒或氣溶膠(懸浮粒子)的移動情況。激光雷達在無雨的情況下最能發揮作用,即使肉眼看不到的天氣現象,例如風切變及湍流也無所遁形。

在香港國際機場的激光雷達
在香港國際機場的激光雷達

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(3)     氣象衛星 – 氣象衛星攜帶的感應器能探測來自地球的不同輻射。氣象衛星感應從雲頂發出的紅外線輻射能不分晝夜製作雲圖。雲頂發出的紅外線輻射能量譜與雲頂的溫度有關,由於高雲較冷、低雲較暖,因此能夠區分高雲和低雲。辨認高雲對於確定強烈對流天氣系統,例如熱帶氣旋的位置,尤其有用。

在2008年9月23日拍攝的颱風黑格比紅外線衛星圖片
在2008年9月23日拍攝的颱風黑格比紅外線衛星圖片
[圖像接收自日本氣象廳的多用途輸送衛星-1R (MTSAT-1R)]

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(4)     高空天氣觀測 – 天文台每日兩次在京士柏氣象站進行高空天氣觀測。在探測過程中,氦氣球攜帶著無線電探空儀和全球定位系統 (Global Positioning System, GPS) 接收器升空。無線電探空儀配備有氣壓、溫度和濕度感應器,利用無線電波把所有測量數據傳回地面的接收站。GPS 接收器則接收 GPS 衛星的微波訊號,從而追蹤到氣球上升的路徑,利用這些資料可推算不同高度的風向和風速。

無線電探空儀和GPS接收器利用非電離輻射在大氣高層進行探測
無線電探空儀和GPS接收器利用非電離輻射在大氣高層進行探測

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最近修訂日期: <2014年2月11日>