令我們覺醒的「山竹」
2018年10月29日
2018年9月16日強颱風山竹蹂躪本港，當日狂風怒號，巨浪排空的情景相信大家仍歷歷在目，很多朋友也第一次感受到猛風令大廈搖晃，門窗在震動，慶幸可以身處安全的地方。山竹的猛風和破紀錄的風暴潮對本港造成廣泛破壞，根據所掌握的資料，至少有458人受傷，另有不少於60,000宗的塌樹報告，數目歷來最高，多處有高空墜物及建築物受損，至少有500宗玻璃窗或玻璃幕牆損毀報告。全港有超過40,000戶電力供應中斷，包括多個新界西及新界北的鄉郊地區、西貢、將軍澳及杏花邨的個別樓宇、長洲、吉澳、東平洲等(圖一)。當中約13,500戶停電超過24小時，而一些較偏遠地區及個別樓宇的電力供應在四日後仍未能完全恢復。停電亦引致一些地方的食水供應受到影響。在巨浪下數以百計不同大小的船隻擱淺、沉沒或受嚴重破壞。暴雨、風暴潮及巨浪亦導致本港低窪及沿岸地區嚴重水浸，包括大澳、石壁、梅窩、長洲、杏花邨、小西灣、海怡半島、鯉魚門、將軍澳、沙田、大埔、西貢、元朗、流浮山、沙頭角、坪洲等多處地區(圖二)，多個沿岸設施受損毀，當中包括污水處理廠、公眾泳灘及海濱長廊。本港海陸空交通在山竹來襲當天癱瘓，而翌日部分地區的主要道路仍因塌樹或水浸需封閉，公共交通服務未能完全恢復正常。在近三十年來吹襲本港的風暴之中，山竹的破壞力可算是數一數二。
包括山竹在内，香港戰後至今（2018年10月29日）共發出過16次「十號風球」(註1) 。本文將會扼要回顧山竹的風力、風暴潮和雨量記錄，看看它和其他曾引致本港發出「十號風球」之颱風相比，究竟有幾「勁」。
圖一 在山竹的影響下，有關電力及食水中斷的報告。(根據新聞及社交媒體的資料，並非詳盡無遺)
圖二 2018年9月16日香港各潮汐站錄得的最高潮位(單位為米，海圖基準面以上)及水浸報告(根據政府部門、新聞及社交媒體的資料，並非詳盡無遺)。
風暴的中心風力
若以風暴生命週期中的最高強度作比較，山竹在2018年9月14日登陸呂宋前的中心附近最高持續風速(十分鐘平均)為每小時250公里，是一眾「十號風球」颱風之最，比1979年的荷貝更強(表一)。其後山竹橫過呂宋北部，受地形影響，中心風力減弱，進入南海後僅僅維持超強颱風強度，而在接近香港時更減弱為強颱風。若山竹的路徑稍為北移經呂宋海峽進入南海，相信它在接近香港時的中心風力很有可能會比當日更強。
表一 超強颱風山竹與其他引致香港天文台發出十號颶風信號的熱帶氣旋之比較
香港的風力
至今的分析顯示，山竹在香港之西南偏南約100公里掠過，與韋森特一樣，在過往「十號風球」中是距離香港最遠的一個(表一)。但若果比較香港整體的風力，山竹在眾多「十號風球」之中絕不遜色(表二)，更遠遠拋離近年的約克、韋森特及天鴿。山竹襲港期間，在橫瀾島及長洲錄得的最高60分鐘平均風速分別為每小時161及157公里，均是該站歷來的第二最高，僅次於1983年的愛倫並超越了1962年的溫黛、1971年的露絲、1979年的荷貝等歷史颱風。當日香港大部分地區錄得每小時超過150公里的陣風，大老山的陣風更達每小時256公里，排名於溫黛（1962年）和露比（1964年）之後，位列該站歷來第三最高。
表二 引致香港天文台發出十號颶風信號的熱帶氣旋襲港期間錄得的最高60分鐘平均風速及最高陣風風速
在山竹吹襲下，香港的風力較澳門、珠海及台山等地更加強勁。大家可能有疑問，為甚麼山竹的中心較接近當地，但香港的風力則相對較強？要解答這個問題，我們首先要了解熱帶氣旋的風力結構。一般來說，在一個發展成熟的颱風中，最大風的地方是貼著風眼附近稱為「眼壁」的環狀強雨帶[1]。在山竹橫過呂宋前的微波衛星圖像清楚顯示山竹眼壁的強烈對流及典型的風力結構(圖三)。山竹橫過呂宋北部後，其強度在經過陸地時有所減弱。雖然其後山竹的眼壁在橫過南海北部時重組，但對流明顯較橫過呂宋前弱，相反它眼壁外的螺旋雨帶仍然保持強烈對流和十分完整的結構。
9月16日山竹在香港西南偏南掠過，雷達圖像顯示離山竹中心約100至200公里之間的強烈螺旋雨帶在日間橫掃本港，相反接近山竹中心眼壁的對流則顯著較弱(圖四)。山竹在南海北部曾以時速約35公里迅速向西北偏西移動，以六小時平均計，在一眾「十號風球」中排名第二，僅次於1979年荷貝的每小時42公里移動速度。香港長時間位於風暴的右半圓(亦即危險半圓[2])，風暴的風力及移動速度的疊加令香港當日大部分時間受到破壞性的風力吹襲。至今的分析亦顯示，受山竹眼壁影響的黃茅洲測風站，風力亦遜於距離山竹較遠的橫瀾島及長洲(圖五)。根據微波衛星圖像(圖三)、雷達圖像(圖四)及實測風力的分析，山竹在橫過南海北部及接近珠江口一帶的時候，眼壁外螺旋雨帶的風力比眼壁的風力更為猛烈。所以香港的風力較澳門、珠海及台山等地更加強勁。
簡而言之，雖然山竹在9月16日早上接近香港時減弱為強颱風，中心最高風力為每小時175公里(10分鐘平均)，略低於去年超強颱風天鴿的每小時185公里，但由於山竹環流廣闊(圖六及圖七)，移動迅速，加上其特別風力結構，令香港當日持續受山竹風力最猛及極具破壞力的螺旋雨帶所影響，部分離岸地區的最高10分鐘平均風速超過每小時170公里，正在清水灣測試的自動測風站更錄得高達每小時191公里的10分鐘平均風速（註2），相信是天文台自1980年代開始在香港安裝自動氣象站以來的最高紀錄（高地除外）。
圖三 山竹在橫過呂宋前及在南海北部風力結構的變化
圖四 (上圖)山竹在2018年9月16日上午10時正的雷達圖像，山竹眼壁外的強烈螺旋雨帶正影響香港(以黑色顯示)，相反山竹中心附近的對流明顯較弱(紅圈)。(下圖)天鴿在2017年8月23日上午8時正的雷達圖像，天鴿中心附近的眼壁對流明顯較山竹強(紅圈)。
圖五 山竹接近香港時的路徑圖
圖六 (左)山竹在2018年9月16日上午11時正的可見光衛星圖像。(右)天鴿在2017年8月23日上午11時正的可見光衛星圖像(同一比例)。山竹整體的環流和對流雲團明顯較天鴿廣闊。
圖七 (左)山竹在2018年9月16日下午2時正的天氣圖。(右)溫黛在1962年9月1日下午3時正(夏令時間)的天氣圖(同一比例)。山竹和溫黛都是大型的風暴，而山竹最外圍閉合等壓線略大於溫黛。
風暴潮
山竹襲港的路徑是引致香港出現嚴重風暴潮的典型路徑[3]。風暴在香港之西南偏南近距離掠過，與其相關的猛烈東至東南風把海水推向岸邊及堆高。加上山竹環流廣闊，它的風場推動較廣闊的洋面，繼而進一步推高水位[4]。山竹帶來的嚴重風暴潮(即因風暴引致的水位增幅)令本港當日的水位普遍升高超過兩米，引致沿岸低窪地區出現嚴重水浸。本港多區均錄得破紀錄的風暴潮，其中維多利亞港內的鰂魚涌潮汐站及吐露港內的大埔滘潮汐站的最大風暴潮均是有儀器記錄以來的最高，超越2008年的黑格比、2017年的天鴿、甚至是1979年的荷貝及1962年的溫黛(表三及表四)。
當日鰂魚涌的潮位(即天文潮位加風暴潮，圖八)最高升至3.88米(海圖基準面以上，下同)，超越了天鴿襲港時錄得的3.57米，並僅次於1962年溫黛襲港期間錄得的3.96米。大埔滘則錄得最高潮位4.71米，同樣僅次於溫黛襲港期間錄得的5.03米。
山竹襲港當日為農曆八月初七，接近小潮日子[5]。若山竹於天文大潮時襲港，即如2017年天鴿襲港時的情況，維多利亞港及吐露港內的潮位有可能分別上升至接近海圖基準面以上接近4.9米與5.9米(假設天文大潮約為2.5米)，即較今次錄得的再高約1米，所帶來的破壞必更為厲害！
圖八 潮位、天文潮和風暴潮的關係
表三 在熱帶氣旋影響香港期間在鰂魚涌/北角錄得的最高潮位及最大風暴潮 (由1954年至今)
表四 在熱帶氣旋影響香港期間在大埔滘錄得的最高潮位及最大風暴潮 (由1962年至今)
雨量
山竹襲港當日，本港普遍錄得超過150毫米雨量，在一眾「十號風球」中排列中游位置(表五)。當日天文台總部錄得167.5毫米雨量，較去年天鴿襲港當日多出近100毫米。如果比較熱帶氣旋為香港帶來的總雨量[註3]，山竹的總雨量只是180.7毫米，並不算十分多。1884年有記錄以來為香港帶來最多雨量的熱帶氣旋是1999年8月的颱風森姆，雖然森姆襲港期間只發出了八號風球，其環流及其相聯繫的西南強風在襲港期間及隨後三天為香港帶來滂沱大雨，天文台總部共錄得616.5毫米雨量，較8月整個月的氣候平均值(註4)多出近43%。
表五 山竹與其他引致香港天文台發出十號颶風信號的熱帶氣旋襲港當天及前後一日天文台總部的日雨量
結語
山竹在香港造成的廣泛破壞是近三十多年來最嚴重的。在全球氣候變暖的背景下，溫暖的海洋會為未來的風暴提供更多能量，強烈風暴的數目和相關降雨將會增加。全球暖化所引致的海平面上升亦會提高嚴重風暴潮的頻率和威脅。對很多人來說，山竹令我們覺醒大自然的威力和氣候變化的挑戰。我們必須居安思危，作好準備應對熱帶氣旋及極端天氣在未來所帶來更大的威脅。
蔡振榮 胡文志
註1：十號颶風信號，俗稱十號風球，由1931年開始是本港最高的熱帶氣旋警告信號。而在1917年至1930年期間，7號風球是本港最高的熱帶氣旋警告信號，表示本港受到颶風吹襲。
註2：清水灣自動站位處複雜地形，風速計高度在海平面以上七十多米，估計相應近海平面的風速低於每小時185公里。
註3：熱帶氣旋為香港帶來的總雨量定義為風暴在香港600公里範圍內天文台總部的雨量，加上其消散或離開香港600公里範圍之後72小時期間的雨量。
註4：8月的平均雨量(1981-2010年)為432.2毫米。
參考資料
[1] 陳積祥 : 颱風的結構
https://www.hko.gov.hk/education/edu01met/01met_tropical_cyclones/ele_typhoon_c.htm
[2] 江偉 : 熱帶氣旋：在東邊、在西邊？
http://www.hko.gov.hk/blog/b5/archives/00000103.htm
[3] 李本瀅、胡宏俊 : 什麼是風暴潮？
https://www.hko.gov.hk/education/article_uc.htm?title=ele_00168
[4] 伍滿照 : 「風暴潮」知多些
https://www.hko.gov.hk/education/article_uc.htm?title=ele_00444
[5] 李健威 : 潮汐小常識
http://www.hko.gov.hk/education/edu01met/wxphe/ele_tidec.htm
包括山竹在内，香港戰後至今（2018年10月29日）共發出過16次「十號風球」(註1) 。本文將會扼要回顧山竹的風力、風暴潮和雨量記錄，看看它和其他曾引致本港發出「十號風球」之颱風相比，究竟有幾「勁」。
圖一 在山竹的影響下，有關電力及食水中斷的報告。(根據新聞及社交媒體的資料，並非詳盡無遺)
圖二 2018年9月16日香港各潮汐站錄得的最高潮位(單位為米，海圖基準面以上)及水浸報告(根據政府部門、新聞及社交媒體的資料，並非詳盡無遺)。
風暴的中心風力
若以風暴生命週期中的最高強度作比較，山竹在2018年9月14日登陸呂宋前的中心附近最高持續風速(十分鐘平均)為每小時250公里，是一眾「十號風球」颱風之最，比1979年的荷貝更強(表一)。其後山竹橫過呂宋北部，受地形影響，中心風力減弱，進入南海後僅僅維持超強颱風強度，而在接近香港時更減弱為強颱風。若山竹的路徑稍為北移經呂宋海峽進入南海，相信它在接近香港時的中心風力很有可能會比當日更強。
表一 超強颱風山竹與其他引致香港天文台發出十號颶風信號的熱帶氣旋之比較
香港的風力
至今的分析顯示，山竹在香港之西南偏南約100公里掠過，與韋森特一樣，在過往「十號風球」中是距離香港最遠的一個(表一)。但若果比較香港整體的風力，山竹在眾多「十號風球」之中絕不遜色(表二)，更遠遠拋離近年的約克、韋森特及天鴿。山竹襲港期間，在橫瀾島及長洲錄得的最高60分鐘平均風速分別為每小時161及157公里，均是該站歷來的第二最高，僅次於1983年的愛倫並超越了1962年的溫黛、1971年的露絲、1979年的荷貝等歷史颱風。當日香港大部分地區錄得每小時超過150公里的陣風，大老山的陣風更達每小時256公里，排名於溫黛（1962年）和露比（1964年）之後，位列該站歷來第三最高。
表二 引致香港天文台發出十號颶風信號的熱帶氣旋襲港期間錄得的最高60分鐘平均風速及最高陣風風速
在山竹吹襲下，香港的風力較澳門、珠海及台山等地更加強勁。大家可能有疑問，為甚麼山竹的中心較接近當地，但香港的風力則相對較強？要解答這個問題，我們首先要了解熱帶氣旋的風力結構。一般來說，在一個發展成熟的颱風中，最大風的地方是貼著風眼附近稱為「眼壁」的環狀強雨帶[1]。在山竹橫過呂宋前的微波衛星圖像清楚顯示山竹眼壁的強烈對流及典型的風力結構(圖三)。山竹橫過呂宋北部後，其強度在經過陸地時有所減弱。雖然其後山竹的眼壁在橫過南海北部時重組，但對流明顯較橫過呂宋前弱，相反它眼壁外的螺旋雨帶仍然保持強烈對流和十分完整的結構。
9月16日山竹在香港西南偏南掠過，雷達圖像顯示離山竹中心約100至200公里之間的強烈螺旋雨帶在日間橫掃本港，相反接近山竹中心眼壁的對流則顯著較弱(圖四)。山竹在南海北部曾以時速約35公里迅速向西北偏西移動，以六小時平均計，在一眾「十號風球」中排名第二，僅次於1979年荷貝的每小時42公里移動速度。香港長時間位於風暴的右半圓(亦即危險半圓[2])，風暴的風力及移動速度的疊加令香港當日大部分時間受到破壞性的風力吹襲。至今的分析亦顯示，受山竹眼壁影響的黃茅洲測風站，風力亦遜於距離山竹較遠的橫瀾島及長洲(圖五)。根據微波衛星圖像(圖三)、雷達圖像(圖四)及實測風力的分析，山竹在橫過南海北部及接近珠江口一帶的時候，眼壁外螺旋雨帶的風力比眼壁的風力更為猛烈。所以香港的風力較澳門、珠海及台山等地更加強勁。
簡而言之，雖然山竹在9月16日早上接近香港時減弱為強颱風，中心最高風力為每小時175公里(10分鐘平均)，略低於去年超強颱風天鴿的每小時185公里，但由於山竹環流廣闊(圖六及圖七)，移動迅速，加上其特別風力結構，令香港當日持續受山竹風力最猛及極具破壞力的螺旋雨帶所影響，部分離岸地區的最高10分鐘平均風速超過每小時170公里，正在清水灣測試的自動測風站更錄得高達每小時191公里的10分鐘平均風速（註2），相信是天文台自1980年代開始在香港安裝自動氣象站以來的最高紀錄（高地除外）。
圖三 山竹在橫過呂宋前及在南海北部風力結構的變化
圖四 (上圖)山竹在2018年9月16日上午10時正的雷達圖像，山竹眼壁外的強烈螺旋雨帶正影響香港(以黑色顯示)，相反山竹中心附近的對流明顯較弱(紅圈)。(下圖)天鴿在2017年8月23日上午8時正的雷達圖像，天鴿中心附近的眼壁對流明顯較山竹強(紅圈)。
圖五 山竹接近香港時的路徑圖
圖六 (左)山竹在2018年9月16日上午11時正的可見光衛星圖像。(右)天鴿在2017年8月23日上午11時正的可見光衛星圖像(同一比例)。山竹整體的環流和對流雲團明顯較天鴿廣闊。
圖七 (左)山竹在2018年9月16日下午2時正的天氣圖。(右)溫黛在1962年9月1日下午3時正(夏令時間)的天氣圖(同一比例)。山竹和溫黛都是大型的風暴，而山竹最外圍閉合等壓線略大於溫黛。
風暴潮
山竹襲港的路徑是引致香港出現嚴重風暴潮的典型路徑[3]。風暴在香港之西南偏南近距離掠過，與其相關的猛烈東至東南風把海水推向岸邊及堆高。加上山竹環流廣闊，它的風場推動較廣闊的洋面，繼而進一步推高水位[4]。山竹帶來的嚴重風暴潮(即因風暴引致的水位增幅)令本港當日的水位普遍升高超過兩米，引致沿岸低窪地區出現嚴重水浸。本港多區均錄得破紀錄的風暴潮，其中維多利亞港內的鰂魚涌潮汐站及吐露港內的大埔滘潮汐站的最大風暴潮均是有儀器記錄以來的最高，超越2008年的黑格比、2017年的天鴿、甚至是1979年的荷貝及1962年的溫黛(表三及表四)。
當日鰂魚涌的潮位(即天文潮位加風暴潮，圖八)最高升至3.88米(海圖基準面以上，下同)，超越了天鴿襲港時錄得的3.57米，並僅次於1962年溫黛襲港期間錄得的3.96米。大埔滘則錄得最高潮位4.71米，同樣僅次於溫黛襲港期間錄得的5.03米。
山竹襲港當日為農曆八月初七，接近小潮日子[5]。若山竹於天文大潮時襲港，即如2017年天鴿襲港時的情況，維多利亞港及吐露港內的潮位有可能分別上升至接近海圖基準面以上接近4.9米與5.9米(假設天文大潮約為2.5米)，即較今次錄得的再高約1米，所帶來的破壞必更為厲害！
圖八 潮位、天文潮和風暴潮的關係
表三 在熱帶氣旋影響香港期間在鰂魚涌/北角錄得的最高潮位及最大風暴潮 (由1954年至今)
表四 在熱帶氣旋影響香港期間在大埔滘錄得的最高潮位及最大風暴潮 (由1962年至今)
雨量
山竹襲港當日，本港普遍錄得超過150毫米雨量，在一眾「十號風球」中排列中游位置(表五)。當日天文台總部錄得167.5毫米雨量，較去年天鴿襲港當日多出近100毫米。如果比較熱帶氣旋為香港帶來的總雨量[註3]，山竹的總雨量只是180.7毫米，並不算十分多。1884年有記錄以來為香港帶來最多雨量的熱帶氣旋是1999年8月的颱風森姆，雖然森姆襲港期間只發出了八號風球，其環流及其相聯繫的西南強風在襲港期間及隨後三天為香港帶來滂沱大雨，天文台總部共錄得616.5毫米雨量，較8月整個月的氣候平均值(註4)多出近43%。
表五 山竹與其他引致香港天文台發出十號颶風信號的熱帶氣旋襲港當天及前後一日天文台總部的日雨量
結語
山竹在香港造成的廣泛破壞是近三十多年來最嚴重的。在全球氣候變暖的背景下，溫暖的海洋會為未來的風暴提供更多能量，強烈風暴的數目和相關降雨將會增加。全球暖化所引致的海平面上升亦會提高嚴重風暴潮的頻率和威脅。對很多人來說，山竹令我們覺醒大自然的威力和氣候變化的挑戰。我們必須居安思危，作好準備應對熱帶氣旋及極端天氣在未來所帶來更大的威脅。
蔡振榮 胡文志
註1：十號颶風信號，俗稱十號風球，由1931年開始是本港最高的熱帶氣旋警告信號。而在1917年至1930年期間，7號風球是本港最高的熱帶氣旋警告信號，表示本港受到颶風吹襲。
註2：清水灣自動站位處複雜地形，風速計高度在海平面以上七十多米，估計相應近海平面的風速低於每小時185公里。
註3：熱帶氣旋為香港帶來的總雨量定義為風暴在香港600公里範圍內天文台總部的雨量，加上其消散或離開香港600公里範圍之後72小時期間的雨量。
註4：8月的平均雨量(1981-2010年)為432.2毫米。
參考資料
[1] 陳積祥 : 颱風的結構
https://www.hko.gov.hk/education/edu01met/01met_tropical_cyclones/ele_typhoon_c.htm
[2] 江偉 : 熱帶氣旋：在東邊、在西邊？
http://www.hko.gov.hk/blog/b5/archives/00000103.htm
[3] 李本瀅、胡宏俊 : 什麼是風暴潮？
https://www.hko.gov.hk/education/article_uc.htm?title=ele_00168
[4] 伍滿照 : 「風暴潮」知多些
https://www.hko.gov.hk/education/article_uc.htm?title=ele_00444
[5] 李健威 : 潮汐小常識
http://www.hko.gov.hk/education/edu01met/wxphe/ele_tidec.htm