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冰雹與鈎狀回波

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冰雹與鈎狀回波

落雹是一種自然現象,在香港並不常見,平均每一至兩年才出現一次。較大的冰雹會破壞農作物,打破窗戶,溫室玻璃和汽車擋風玻璃等。在過去二十年(2000年1月至2020年8月),香港共有11日錄得冰雹報告。近年本地較大規模落雹的一次,發生於2014年3月30日晚上。當晚受低壓槽影響,香港廣泛地區出現滂沱大雨及強烈雷暴並伴隨落雹,天文台更需要發出黑色暴雨警告信號。在暴雨期間,天文台收到本港多處地區的冰雹報告,大部分報告的冰雹大小約 20 至 30 毫米(圖一)。

圖一

圖一   2014年3月30日下午8時40分左右在荃灣拾獲的冰雹(圖片由張小姐提供)。

冰雹是強雷暴中產生的大冰粒。強雷暴出現時,大氣的垂直運動十分猛烈。由於大氣對流層的温度一般隨高度增加而下降,當較暖濕空氣上升時,空氣中的水分會遇冷凝結。由於上升氣流猛烈,水汽會被帶到凍結層以上並不斷打滾,凝結成冰粒。打滾過程冰粒不斷吸收水分,像"雪球"般越滾越大,最後當上升氣流不能再承托冰粒重量時,這些超重的冰粒便會跌落地面,形成落雹[1](圖二)。

圖二

圖二   強雷暴引致落雹的過程。

天氣雷達是天文台監測冰雹的主要工具,雷達圖所顯示的回波反射率及其形狀為識別冰雹提供了重要線索。冰雹形成於強雷暴中,在雷達圖中除了有很強的回波反射率外,有時甚至會出現一種呈"鈎"狀的回波結構,稱為「鈎狀回波」,如2014年3月30日晚上的雷達圖便出現了清晰可見的鈎狀回波特徵(圖三)。

圖三

圖三   雷達圖中出現鈎狀回波。

鈎狀回波是超級單體雷暴的一個重要特徵,代表與強雷暴相關的積雨雲發展已經相當旺盛。此時積雨雲中強勁的上升氣流甚至令雨水無法落到地面,導致底層出現弱回波區,"鈎"狀的回波結構便因而形成。除了冰雹及強雷暴外,鈎狀回波有時更伴隨龍捲風或水龍捲的出現,是一種代表破壞性極強的回波特徵。大家如果以後在雷達圖中發現鈎狀回波有機會影響自己時,切記要避之則吉,特別若是身處戶外的話,應立即躲入堅固的建築物內。

鈎狀回波與冰雹的出現有一定關聯性,但亦非必然,不是每次有鈎狀回波就表示有冰雹,反之亦然。預報員需要綜合眾多的觀測去判斷落雹的可能性,例如天文台近年添置的大老山雙偏振S波段多普勒天氣雷達(圖四),便大大提升了監測冰雹的能力[2][3]

圖四

圖四   大老山雙偏振雷達可偵測不同的水相態。 在2019年4月11日晚上成功探測到深圳出現冰雹(紅圈內的紅點)。

參考:

[1] 氣象冷知識:冰工廠
[2] 氣象冷知識:雷達雙聲道
[3] 教育資源:利用雷達探測雨區的形相態