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公曆農曆對照

香港雨量的量度及水文氣象學

引言:

態(水汽、液態水、冰),自洋面、陸地及動植物透過蒸發及蒸騰進入大氣層,又通過一連串複雜的大氣過程返回地球表面。整個循環稱為水分循環。

水文氣象的研究範圍包括所有影響地球水利資源而氣象學家和水文工程師又有共同興趣的大氣過程。量度雨量及因蒸發作用而引致水的損耗非常重要,所得結果可以應用於水利資源策劃、排水系統設計、水質控制、水塘設計和管理、灌溉、水文預報及防洪等。

水文氣象觀測歷史

雨量

文台檔案顯示香港雨量觀測早於一八五三年已經開始。直到一八六二年,雨量觀測由英國皇家工兵負責,其後由政府民用醫院及軍方醫務處負責。一八八三年天文台成立後即負起量度雨量的責任。自一八八四年起記錄每小時的雨量直至現在。觀測記錄的出版因二次世界大戰而於一九四零至四六年間中斷。

第一個雨量外站於一九零六年在大埔警署設立。此站所得年雨量總數與天文台的記錄相差達20%。此一事實指出香港雨量分佈的地區性差異相當顯著,有必要設立更多雨量外站。一九一零年代設立的外站位於植物公園、明德醫院及多個水塘。截至一九三八年共設有21個雨量站。

日治時期,被囚禁於各集中營的天文台人員仍然繼續觀測雨量。當時寫在香煙包和碎紙片上的記錄原本,雖然記錄並不完整,但至今仍在。戰後首先恢復於天文台及水務局(即現時的水務署)轄下的各個水塘的量度雨量的工作。工業化及人口迅速增長加強了發掘更多水源的需要,雨量測量網因而得到擴充。一九五八年,雨量站增至80個。由於船灣淡水湖計劃中需要進一步的雨量資料,在一九五九至一九六三年間在該集水區範圍內共安裝了18個雨量器。現時天文台大約有70個雨量站,當中除了天文台總部及由天文台人員管理的氣象站外,其他人手操作的雨量站的觀測工作均由志願觀測員、建築商及工程顧問公司負責。天文台人員會定時巡視各雨量站,檢查儀器以確保雨量報告符合標準。

蒸發

在京士柏每日量度水面蒸發量的工作始於一九五七年,一直維持到現在。一九六六年天文台協助水務局在船灣淡水湖附近的汀角設立蒸發測量站。該站所作觀測止於一九七零年。

蒸散

濕潤土壤及植物表面的總蒸發量加上蒸騰量稱為蒸散量。可能蒸散量的定義則為在植物表面經常保持濕潤的狀況下所可能出現的蒸散量。每日的可能蒸散量自一九五一年起在京士柏量度。

 

量度方法

雨量

量度雨量的雨量器有好幾種。最常用的普通雨量器利用一個量杯,直接讀出雨量。月雨量器每月量度雨量一次,容量比普通雨量器大。

另一類雨量器屬於自記式儀器,有虹吸式及翻斗式兩種類型。自記式雨量器的記錄表捲在記錄筒上,該筒由時鐘裝置推動,通常軸心垂直,每天自轉一周。雨水進入虹吸式雨量器時將雨量器內的浮子提昇,浮子帶動筆尖劃線在記錄表上。翻斗式雨量器內有一對承接雨水的斗狀容器置於一個支點上。當其中一個承雨斗載足相當於0.5毫米的雨量時,受重力的作用而翻側,並傾出雨水。另外一個承雨斗立刻繼續承接雨水。翻斗之際接通了電路,發出信號到附近的自動記錄器。

自一九七零年代後期起,天文台採用了微處理器科技把翻斗式雨量器產生的信號由外站傳送回天文台總部。這項重大的發展使天文台可以即時收到自動雨量器的雨量報告,有助於暴雨及水浸警告的運作,並提供了大量用作水文氣象分析的數據。現時天文台已有超過20個這種自動雨量器。

此外,天文台天氣預測總部內的視頻終端機及圖形顯示器亦可顯示土力工程處遙感雨量器網絡所提供的香港各區雨量資料。

天文台以查迪型(Jardi)降雨率測量器來量度降雨率。該測量器的操作原理在於集雨室內浮子的位置高低與水的注入率成正比。浮子的移動過程則通過一系列槓桿傳送到記錄筆尖。

蒸發

京士柏安裝有兩個美國氣象局甲級蒸發皿,其中一個用作後備。皿內注滿清水,並設有固定針規指示水面高度。每日觀測時注入經小心量度分量的水(如果曾有大雨則要抽水出來量度)直至水面剛剛接觸到固定針規。這個分量的水即代表過去24小時內的蒸發量。

蒸散

設於京士柏的三個蒸散量測定裝置用磚建成,表面再塗以水泥。上面種滿短草。一條引出管由裝置底部伸到承接漏水的容器內。每日黃昏時草面都灑上足夠水分以使翌日早晨引出管有小量水分流出。假定蒸散量測定裝置內的含水量在兩次量度時間之間保持不變,則灑上草面水分和漏出水分之差即代表可能蒸散量。如果過去24小時內有雨,則雨量亦列入計算之內。

 

分析、發展及研究

天文台的水文氣象分析、發展及研究工作沿著下列方向進行:

  • (1) 暴雨預報研究──暴雨個案分析、暴雨和天氣系統的關係。
  • (2) 水文氣象分析──降雨回歸期分析、可能最大降水量的估計、設計用暴雨模式的訂定。
  • (3) 儀器裝置──實時雨量記錄器系統的設計及安裝,包括軟件的發展。

各類研究的結果均刊載於部門出版的技術報告內。

香港地區性雨量分佈圖刊載於《每月天氣摘要》內。在一八八四至一九三九年及一九四七至一九八六年間記錄的各站月雨量及年雨量均刊載於天文台每年出版一次的《氣象資料第一部分──地面觀測》內,一九八七至一九九二年的數據載於《香港地面觀測年報》,而自一九九三年起,雨量記錄則載於天文台另一份年刊《香港氣象觀測摘要》。同時水務署每年出版的《香港雨量和徑流》亦載有這些雨量記錄。蒸發和蒸散數據亦刊登於《氣象資料第一部分──地面觀測》、《香港地面觀測年報》及《香港氣象觀測摘要》內。

 
 

圖一  歷來最多雨年份 (一九九七年) 的年雨量分佈圖

圖一   歷來最多雨年份 (一九九七年) 的年雨量分佈圖
 
 

圖二  平均年雨量分佈圖 (一九六一年至一九九零年)

圖二   平均年雨量分佈圖 (一九六一年至一九九零年)
 
 

圖三  歷來最少雨年份 (一九六三年) 的年雨量分佈圖

圖三   歷來最少雨年份 (一九六三年) 的年雨量分佈圖