海上氣象浮標之旅

周志堅、林靜芝

海洋覆蓋地球表面約百分之七十，影響全球天氣和氣候。但在海洋上的觀測數據遠較陸地少及稀疏，因此在氣象觀測數據貧乏的海域上增加海洋及氣象觀測設備，有助監測該區的天氣及熱帶氣旋的發展，更可提升預報熱帶氣旋強度的能力，保障區內船舶航行的安全。

漂移浮標是一種常用於海洋觀測的設備。它是由氣象傳感器，如大氣壓力傳感器（氣壓計）、溫度傳感器（熱敏電阻）、電池電源及用作數據傳輸的衛星發射器所組成（圖 1）。漂移浮標還可用來追蹤洋流（通常在離海面15米的深度）。浮標的使用期最長可達一年左右，但由於受到人為破壞、近岸擱淺、電池損耗等各種原因，一般平均只能維持數個月。

圖1  漂移浮標的主要組成部分及運作示意圖。

香港天文台在2015年6月與一艘香港志願觀測船（HKVOS）合作，在南海投放第一枚漂移浮標，進行氣象及海洋觀測，自此投放活動一直維持至今。浮標隨著洋流漂浮，測量其途經海面上的氣壓和海面溫度。數據透過「銥衛星」每小時傳送到天文台，再發送至全球電信傳輸系統（GTS）。圖 2 顯示在 HKVOS 船員的協助下於南海北部投放漂移浮標。

圖2  香港志願觀測船船員投放漂移浮標。（照片由「東方海外貨櫃航運有限公司」（OOCL）提供）

在2021年，天文台在南海投放了三枚漂移浮標，在西北太平洋亦投放了兩枚（圖3）。這些浮標在南海和呂宋海峽橫越了廣闊的區域（圖3）。其中代號為“AMOHK29”的浮標更創下了天文台浮標運作時間超過一年的最長紀錄，由呂宋島以東海面漂浮至接近國際換日線附近。有趣的是，它在日本以南沿著日本暖流（又名「黑潮」）海流漂浮，充分顯示此洋流蜿蜒曲折的特點。

圖3  2021 年在南海及西北太平洋投放的五枚漂移浮標的軌跡。方框內列出浮標代號的名稱及運作時段。紅點則表示它們最後報告的位置。

這些浮標在漂流的過程中遇到數個熱帶氣旋。期間所收集的海平面氣壓和海面溫度的實時觀測對於監測熱帶氣旋的發展和估算其強度相當有用，尤其是當浮標與熱帶氣旋近距離相遇，例如在 2021 年10 月 13 日上午，浮標在熱帶氣旋圓規中心附近錄得海平面氣壓為 978.6百帕（圖4）。氣壓越低，則表示氣旋越強（圖5）。

圖4  在2021年10月13日02香港時，浮標“AMOHK26”在南海與熱帶氣旋圓規近距離相遇。

圖5  浮標“AMOHK26”的海平面氣壓時間序列，捕捉了2021年多個與熱帶氣旋相關的低氣壓記錄。

在2022年7月上旬，天文台在南海投放了兩枚漂移浮標（圖 6）。浮標在2022年8月及9月期間於三股熱帶氣旋（木蘭、馬鞍及奧鹿）橫過南海北部時同樣地收集了有用的數據，在氣旋的環流內捕捉了相關的低氣壓記錄（圖7和8）。

圖6  與圖3相似，但圖中顯示為2022年投放的兩枚漂移浮標的軌跡。

圖7  在2022年8月25日05香港時，浮標“AMOHK31”和“AMOHK32”處於南海北部的熱帶氣旋馬鞍的環流內。

圖8  與圖5相似，但顯示浮標“AMOHK32” 的記錄，在南海北部與其相遇的數個熱帶氣旋相關的低氣壓數據。

在國際層面上，香港天文台一直參與「世界氣象組織」（WMO）和「聯合國教科文組織」（UNESCO）「政府間海洋學委員會」（IOC）屬下的「國際數據浮標合作小組」（DBCP）的氣壓表升級計劃。 DBCP 組織了一個由世界各地國家氣象服務機構運作的數千個漂移浮標網絡，並協調使用浮標數據以觀測大氣和海洋的狀況。圖 9 顯示 2021 年 8 月提供氣壓測量的漂移浮標的分佈情況。

圖9  2021年8月提供氣壓測量的漂移浮標分佈。紅色圈內的綠點標示香港天文台投放的漂移浮標。（圖片由OceanOPS網站提供）

天文台未來會繼續在南海及西北太平洋投放漂移浮標，以優化策略進行部署，務求在風季期間提升浮標在沿途監測熱帶氣旋的機會。