跳至主要內容

「小涡旋」临近预报系统

「小涡旋」临近预报系统

郑子路、胡宏俊
2014年12月

香港天文台负责运作香港的暴雨及相关警告系统,并通过智能手机和互联网网页向公众发放临近降雨预报产品;又为机场和电力公司等客户提供专用服务,这全赖一套天文台自行开发的「小涡旋」临近预报系统,但这「小涡旋」究竟是什么呢?这篇短文为你一一揭晓。
「小涡旋」的英文全名是Short-range Warnings of Intense Rainstorm of Localized Systems,简称"SWIRLS",是天文台自1999年起开发并运行的临近预报系统。所谓临近预报,是指对未来数小时的天气变化作出预测,主要应对大雨、闪电、冰雹和雷雨大风等恶劣天气。相比「本港地区天气预报」和「九天天气预报」描述本地整体的天气变化,「小涡旋」针对的恶劣天气影响范围小且变化急速,对预报的精确度和及时性的要求极高。
「小涡旋」通过分析两次连续雷达扫描的雷达回波数据,演算出降雨区域的移动方向及速度,从而获取高解像度的雷达回波移动的分布资料。原理与我们观测前后两张照片来估计出物件的移动方向及速度一样。当分析了整个区域的雷达回波移动情况后(图一),「小涡旋」就根据每一点的移动速度和方向来外推雷达回波,从而求出未来数小时的雨区位置及其带来的降雨,并制成各式预报产品,供天气预测总部、其他用户及公众人士使用。现时公众人士可使用的产品,包括「我的天文台」的「定点降雨预报」(图二)和「珠江三角洲地区降雨临近预报」(图三)。
图一
图一   从2014年3月30日香港时间18:56 和19:00 的2公里高度雷达回波数据推算出来的移动矢量场。箭头显示在那个位置的移动方向及速度估算。
图二
图二   「我的天文台」的「定点降雨预报」
图三
图三   珠江三角洲地区降雨临近预报
现时,临近预报主要是基于雷达数据。由于雷达乃遥感系统,难免受各类杂讯的影响,而雷达站的地点亦可能因受地形的限制,影响临近预报的表现。例如秋季可能出现的电磁波异常传播(见「假」降雨现象)而往往导致误报。如果引致降雨的云层低于雷达扫描的高度,雷达亦无法探测到降雨而导致漏报。此外,现时亦未有可靠方法应对因雨区生成或消散所造成的降雨变化。这是当今临近预报系统需要面对的挑战。
「小涡旋」曾多次为大型国际性活动提供预报,包括2008年奥林匹克运动会、2010年世界博覧会和2010年英联邦运动会等,亦让其他国家和地区的气象局试用,是处于世界领导地位的临近预报系统之一。我们将精益求精,通过不断的研究和发展,继续提升系统的表现。
有关「小涡旋」系统的详细技术资料,可参阅下列文章
[1] 公众定点降雨临近预报服务
[2] Applications of Radar-based Nowcasting Techniques for Mesoscale Weather Forecasting in Hong Kong (只以英文发布)
[3] "SWIRLS" - An Evolving Nowcasting System (只以英文发布)
[4] 「假」降雨现象