淺談香港的暴雨產生機制
淺談香港的暴雨產生機制
黎宏駿、楊漢賢
2020年9月
踏入雨季,對於滂沱大雨的景象,香港人都不會陌生。視乎大雨的程度,天文台不時需要發出暴雨警告及其他與暴雨相關的警告。但大家又知不知道為什麼有些暴雨會較其他暴雨來的特別大、特別持久呢?讓我們一起看看有利暴雨發展的天氣形勢以及觸發暴雨的一些機制。
觸發暴雨的其中一個主要機制是大氣中有強對流活動,即如圖一灰色線所示,由近地面或低層出現向上衝往高層的上升氣流。若配合不穩定的大氣結構(即下熱上冷)及低層充沛的水汽輸送,就會出現降雨。簡單來說,若熱力及水汽條件充足,對流活動愈強烈、愈持久,地面錄得的雨量便愈多。在春夏季節,華南沿岸包括香港的大氣熱力和水汽條件配合大雨發展並不難。在這前提下,並簡化討論,下文只集中說明動力學上有利強對流發展的天氣形勢。
近地面或低層氣流的匯聚(即輻合[2])可強迫氣流抬升。至於這些被「迫」上升的氣流可上衝至多高,往往取決於中、高層有沒有支持機制。高空擾動[3](指大氣中至高層,氣流在近水平方向大幅度的波動)是其一,高空輻散(即高層氣流擴散)是其二。若以流線描繪,擾動氣流就像波浪般傳遞,而波動前的氣流會抬升,波後的氣流會下沉(圖二)。由於大氣是連續流體,當高層氣流在某空域出現向四周擴散現象時,會對該下方產生向上抽吸作用,以填補因高空輻散而「流失」的空氣。如圖一所示,近地面或低層因輻合而被「迫」抬升的空氣,若能配合中層擾動,並加上高空輻散,便可往向上爬升至大氣頂層,形成對流。如果這些有利的大氣形勢持續一段長時間,上升氣流會愈來愈強,支持暴雨發展。
天氣形勢 / 觸發機制 | 例子 | |
---|---|---|
高層 (約6000米以上) |
高空輻散 — 愈強烈愈有利抽吸作用,有助下方空氣上升至大氣層頂部 |
♦高空反氣旋軸線附近 ♦高空西風槽軸南端(圖三) |
中層 (約2000米至6000米) |
高空擾動 — 波動前的抬升氣流有利對流發展;若出現急流,會加劇氣流不穩定性 | ♦南支西風槽及其槽軸前沿的西南急流(圖四) |
低層 (地表至2000米左右) |
低層輻合[3] — 空氣連水汽因匯聚而被迫抬升 |
♦梅雨槽[4],或活躍低壓槽[5](圖五) — 槽上南北氣流匯聚的地方稱為輻合區,一般呈線狀(圖六) ♦颱風的環流 — 其氣流以逆時針方向轉動並往風眼方向匯聚,輻合區呈螺旋線狀(圖七) |
其他條件 (假設成立) |
水氣輸送 — 源源不絕 大氣不穩定 — 低層或地面較暖或熱,高空較冷 |
♦西南季候風[6](圖八) ♦高溫天氣(圖九) |
在秋冬季較涼較乾的日子裏,以上的大氣條件和觸發機制往往難以同時出現和配合,廣泛而持續的暴雨因而顯著較少。話雖如此,這並不表示秋冬季沒有暴雨。此外,在初秋微風的日子裏,因海風匯聚配合高溫天氣而形成的局部地區驟雨及雷暴,其雨勢和影響也是不能低估的[7]。無論如何,隨著氣候變化,香港的寒冷日子會愈來愈少,近年在冬季一月、二月份亦曾發出過暴雨警告,大家對暴雨的防範意識絕不能鬆懈啊!
參考:
[1] 世界氣象組織:雲的定義
[2] 輻合和輻散
[3] 高空擾動;甚麼是高空擾動?
[4] 梅雨
[5] 低壓槽;雨季來臨
[6] 西南季候風的爆發:霧季的終結及雨季的開始
[7] 微風中的驟雨
[8] 一觸即發的大氣「火藥庫」
[1] 世界氣象組織:雲的定義
[2] 輻合和輻散
[3] 高空擾動;甚麼是高空擾動?
[4] 梅雨
[5] 低壓槽;雨季來臨
[6] 西南季候風的爆發:霧季的終結及雨季的開始
[7] 微風中的驟雨
[8] 一觸即發的大氣「火藥庫」