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。

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1. 雷達
2. 激光雷達
3. 氣象衛星
4. 高空天氣觀測

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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

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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

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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
   [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

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