传达高影响天气预报及其不确定性 — 公众沟通上的新挑战
传达高影响天气预报及其不确定性 — 公众沟通上的新挑战
杨汉贤、李国麟、徐家荣
2019年11月
高影响天气的特征
在全球变暖的趋势下,可以预期各种极端天气会以不同的频率出现,总体而言会越趋频繁。其影响之高,特别是对社会可能造成的巨大破坏,以及对生命和健康的风险威胁等方面,都绝对不能低估。致命的热浪、凛冽的寒潮、如海啸般的风暴潮及暴雨带来的洪水泛滥等高影响的极端天气,不时从新闻报导中也会留意得到。
上述的高影响天气都有一个共同特征,就是极端而罕见。其发生频率之低,导致该等天气现象以往的观测资料相对贫乏,令有关的科学研究变得困难。随著电脑科技和遥感仪器技术的突飞猛进,现时气象学家可以运用超级电脑处理和同化海量的观测资料,并通过重复运行数值预报模式来模拟出极端而罕见的天气现象。在每次模拟开始前,电脑会制作与天气现况分析略为不同的多个初始条件,继而模拟出各种可能会出现的预报情景。集合所有模拟结果后,会对各种可能出现的天气现象统计出相关的分布情况,包括极端高影响事件的不确定性。上述的天气预报系统包括当中涉及的分析和模拟算法,统称为集合预报系统(Ensemble Prediction System,简称EPS)。
如何有效地把EPS输出的各种预报参数包括其不确定性传达给一般用户,是个十分重要的课题。然而对于包括天文台在内的气象界来说,这课题仍然是个艰钜的挑战。过去数年,天文台不断探索和开发,尝试利用EPS的数据制作出试验性的延伸预报产品。为了一览无遗地向公众展示EPS所容许的预报可能性和不确定性,我们放弃了传统的文字陈述,改为依仗「概率」这门数学语言,来描绘出更能准确反映预测分布范围的彩色图像,详见下文例子。
天气要素延伸预报
天文台的「延伸预报」网页(试验版)提供未来十四天各天气要素的概率预测及其变化趋势,包括有最高温度、最低温度及平均海平面气压,以彩色时间序列图显示。

图一: 2018年9月与超强台风山竹相关的平均海平面气压概率预报图
图一例子显示2018年9月与超强台风山竹相关的平均海平面气压概率预报图。图中的颜色,表示气压在标示范围出现的机会,颜色愈偏红,机会愈高,而愈偏蓝色则愈低。彩图预示在9月16日气压有机会骤降并偏离气候平均范围(图中灰线)的信号十分显著,表示山竹在当天可能最接近香港,以致出现极端低气压。值得留意的是,虽然说信号显著,但其概率偏低,即极端天气的出现与否仍然存在变数。常言道:「切勿跟车太贴」,对于不确定的天气预测尤其合用。
高影响天气的特征
天文台提供的「热带气旋路径概率预报」网页同样以彩图形式显示未来九天热带气旋经过某地方的机会,让用户了解热带气旋未来的移动趋势。
图二例子显示2019年8月下旬,热带气旋杨柳的路径概率预报,当中的色标与延伸预报相同。按照图中的概率分布所示,当时集结于菲律宾以东的杨柳很大机会先横过吕宋,而随后的概率普遍降低至少于五成,表示不确定性增加,进入南海后路径仍有变数。但总的来说,向西移动并靠近海南岛一带的路径机会相对较大,而影响珠江口附近的机会偏低。

图二: 2019年8月下旬热带气旋杨柳的路径概率预报图
总括而言,如有热带气旋接近时,气压会明显下降。而当强烈寒潮影响香港时,气压会显著上升,而气温亦会骤降。市民如能从概率预报中掌握这些极端天气相关要素的变化趋势,便可尽早作出相应准备,减低可能会承受的影响或损失。