飛 行 氣 象
| 航空界通訊 |
第十五期 二零零一年五月 |
你認識政府飛行服務隊嗎？可能你只會聯想到直昇機英勇救人的畫面，但事實上政府飛行服務隊有一批駕駛定翼飛機的機師，除了執行拯救工作外，也為天文台作勘察飛行。
在去年8、9月及今年2至4月，每星期政府飛行服務隊均安排一架雙引擎捷流式定翼機環繞大嶼山飛行，為天文台搜集風和溫度數據。我們利用得到的資料，便可更深入了解機場附近由地形引致的風切變現象。
這天我有機會跟其中一位定翼機師關傑華機長談一談，身穿深藍色制服的關機長身形高大健碩，說話充滿自信。
「整段勘察飛行最困難是那個部分？」我好奇地問。
「其中一條航線需環繞大嶼山作1000呎低飛，要留神一點。其餘都沒有大困難。」關機長一臉認真地繼續解釋。
圖1 關傑華機長與本文作者攝於雙引擎捷流式定翼機前。
「除非有緊急行動，否則勘察飛行會按時間表進行。當然，還要看天氣情況，能見度太低時便不能作勘察飛行了。每次飛行約花一小時四十五分，途中副機師/機員負責讀取風向風速數據，如遇上風切變或湍流，也會詳細記錄。當飛機著陸後，只需十分鐘左右便能從飛行記錄儀下載勘察飛行搜集得來的溫度數據。」
「可以看一看『黑盒』嗎？」我很有興趣看看俗稱『黑盒』的飛行記錄儀。
關機長笑著回答：「這定翼機的『黑盒』是橙色而不是黑色的，在飛機的機尾部份。」
我看著政府飛行服務隊的工程人員打開定翼機的尾部，並利用手提電腦從『黑盒』下載數據。我們又得到一些珍貴的天氣資料！
圖2 政府飛行服務隊工程人員從定翼機尾部的『黑盒』（小圖箭頭所示）下載勘察飛行數據。
溫度不僅讓我們知道天氣是暖或是冷，它隨高度的改變，令我們得知更多關於大氣的穩定度。例如，冷空氣傾向停留在暖空氣之下，而形成“逆溫層”，令大氣處於穩定狀態。這種狀態有利於產生霧、薄霧或煙霞等現象，令能見度下降。反過來說，冷空氣下的暖空氣會向上升，造成大氣不穩定或對流狀態，有時因而產生驟雨和雷暴。
天文台每日兩次發放探空氣球，把無線電探空儀送上高空量度氣溫，高度可達10公里或以上。
隨著遙感技術日益進步，天文台現時可不斷地量度由地面至1公里高的氣溫，這有賴於今年二月在沙螺灣裝設的聲波雷達。它利用聲波速度會隨溫度改變的原理運作，即是聲波在暖空氣中傳送較在冷空氣中為快。聲波雷達向空中發出聲波，然後以無線電追蹤聲波的傳送速度，從而確定上空的溫度。聲波雷達能在預測低能見度和發出風切變預警方面發揮效用。
圖3 沙螺灣的氣流剖析儀及聲波雷達組合。中間的長方形天線作用是發放和接收無線電波，週邊的四個圓柱形擴音器則向空中發出聲波。
圖4 二零零一年二月二十二日在機場觀測所得的能見度 (下圖)，以及利用聲波雷達獲得的氣溫剖析圖取樣 (上圖)。
當日上午10時43分有逆溫層出現，能見度因有煙霞而降至4000米左右。
由於日間部分時間有陽光，逆溫層至傍晚時(下午6時12分) 已消散。
隨著近年環保意識的提高，越來越多機構在內部推行環保政策，天文台的機場氣象所亦不例外。
以往機場氣象所會將從世界各地收集得來的天氣資料，都一一列印出來，再經專人分類後傳遞至預報員手上。每天上萬的信息都是以此等方式處理，既花時間和人力，又耗用大量紙張。
為此，天文台自行開發了一套天氣資訊顯示系統。此系統的作用是將資訊蒐集，經網絡傳送至一個伺服器上加以分類及處理，然後再以網頁形式展現出來，並經由天文台的內聯網提供給預報員使用。
自去年五月這套系統正式投入運作以來，大大減省紙張用量超過八成。既達至環保的目的，也提高了工作效率。
圖5 機場氣象所同事正在使用天氣資訊顯示系統。
今年二月，天文台在大嶼山二東山上添置了一部風力發電機，使全港裝有風力發電機的自動氣象站增至四個。
圖6 二東山自動氣象站同時利用風能和太陽能。
香港天文台設有維修組在赤鱲角機場工作，組員包括兩位技工，葉景雄先生是其中之一，他在天文台工作已超過五年。藉著今次訪問，讓葉先生告訴我們在機場工作的感受。
問 : 葉先生，可否簡單介紹你在機場的日常工作包括些甚麼？
答 : 我的日常工作包括保養及協助維修機場的各類氣象儀器，例如定時清潔跑道視程透射表，修理機場範圍內眾多自動氣象站的百葉箱等。另外也會設計及製造一些儀器的配件。
問 : 聽起來，你的工作是經常在戶外進行嗎？
答 : 大約有一半時間在戶外工作。為了進行緊急維修，有時更要攀山越嶺前往偏遠的自動氣象站。
問 : 剛才你提到需要定時清潔跑道旁的視程透射表，可否談一談詳細的工作情況？
答 : 跑道視程透射表是一部很精確的光學儀器，鏡面的清潔程度會影響它的準確性，好像眼鏡沾了污垢，看東西也不清楚一樣。所以，不論烈日當空或北風呼呼，清潔工作必須準時完成。在炎熱的天氣下，這些工作也頗辛苦，因為儀器貼近特別酷熱的跑道，飛機升降時還會噴出熱氣。但是每當想起準確的數據對航機升降安全的重要性，覺得工作是值得的。
問 : 在你設計及製造的儀器配件裏，有沒有甚麼稱心的作品？
答 : 去年初天文台在偏遠的自動氣象站，開始設置風力發電機。我設計了一套6米高的桅杆連底座，用來裝置發電的風車。這枝桅杆雖然由組件併合而成，但可以承受相當強的風力，而且方便由直升機運輸。底座的設計令桅杆可容易被放下或豎立起來，以便進行維修。這些都是從工作經驗得來的靈感。
問 : 你在赤鱲角機場服務的日子裏，有沒有一些難忘的事情呢？
答 : 記得九六年天文台在新機場跑道上安裝儀器時，四週還像一片沙漠。但是啟用兩年後，已經綠茵片片，成為世界一流的機場。這些轉變，令人難忘！
問 : 在工餘的時候，你有甚麼消閒活動呢？
答 : 我喜歡在假日相約朋友及同事們登山遠足，既可以舒暢身心，也可以鍛練體魄。
圖7 葉景雄先生正在清理跑道旁的視程透射表。
圖8 葉景雄先生正與同事測試用以安裝風力發電機的桅杆。
(照片蒙袁仲昇先生提供) 
圖9 積雨雲為照片右面(澳門方向)地區帶來大驟雨，與左面(大澳)相對明朗的天色形成對比。
大雨時，能見度一度降至1000米以下。這天氣是與一道活躍的冷鋒越過本港有關。
(照片攝於二零零一年三月二十五日下午)
圖10 2001年4月9日下午5時30分的雷達圖像，強烈雷暴正影響香港。 九龍尖沙咀錄得大至2.5厘米的雹。
圖11 由A點至B點的垂直剖面，顯示出雹暴的特徵。
赤鱲角位處大嶼山以北，群山環抱。當氣流受到山脈阻擋，香港國際機場附近有時會出現因地形引致的風切變。1999年颱風約克吹襲本港，在強∕烈風影響下，赤鱲角附近出現由地形引致不同類型和強度的風切變。期間大部份航機升降皆因惡劣天氣影響而告取消，因此並沒有機師報告遇上風切變。但機場多普勒天氣雷達的觀測資料卻揭示了當時風切變影響機場的情況。
1999年9月15日晚上，颱風約克集結在香港東南面，當時香港普遍吹北風。受到機場北面的青山阻擋，北風在繞過青山後轉向，在下游位置轉為稍偏西北﹝見圖12﹞。由於赤鱲角與青山相隔一段較遠的距離，氣流改變的區域集中在青山下游的海域，僅僅觸及北跑道的升降區，相信並不會對飛機升降構成太大影響。
在9月16日中午時份，約克移到大嶼山南面，香港國際機場轉吹偏東並帶些微北分量的風。赤鱲角東面沒有高山阻擋，雷達的觀測顯示在升降區內的風向及風速也比較穩定，據此推算由地形引致的風切變並未有出現在升降區上。
下午約克掠過了大嶼山的西南部，香港國際機場轉吹東南風。此時，雷達探測到大嶼山山脈的下游有細小的擾動出現並移向升降區，相信這些擾動是氣流繞過大嶼山山脊後轉向而產生的，這些擾動為跑道升降區帶來顯著的風切變。其後香港國際機場轉吹偏南風，風切變影響機場的情形更為明顯。圖13的雷達徑向風速顯示背景氣流分別衝過大嶼山的多個山谷後，在升降區上產生了數道高速氣流。如飛機橫過這區域將會受到強度達22米/秒的猛烈風切變，即逆風增加或減少約43海里/小時。
從以上個案可看到當有熱帶氣旋影響香港國際機場時，不同風向跟地形造成不同的配置，由地形引致的風切變也會相應不同。資料顯示在背景風為東南風至西南風時，風切變出現並影響飛機升降的機會較大。
圖12 1999年9月15 日下午11時20分 機場多普勒天氣雷達掃描所得的低空徑向風。
圖13 1999年9月16日下午3時59分機場多普勒天氣雷達掃描所得的低空徑向風。
由於南中國海天氣觀測數目不多，由飛機提供的天氣報告對天文台預報工作來說，是一項重要資料來源。時至今日，飛機仍是由專人透過話音通訊向控制塔提供天氣報告。天文台每日祗收到約30份報告。
由於空中對地面的通訊技術的革新，例如飛機通訊通話及報告系統(ACARS)、自動從屬監視系統(ADS)及二次監察雷達(SSR) S模式的出現，均能促進飛機自動化提供天氣報告。機上的電腦可設定定時製備和傳送天氣報告，而無須依靠機師或地勤人員，因此飛機便可更頻密地提供天氣報告。天氣資料越多，預報的質素可相應得以提升。
香港天文台現正研究利用這些新科技，為航空界提供更佳服務。
香港天文台於一九二零年開始構思提供航空氣象服務，從此便與航空事業結下不解之緣。
一九三七年，天文台正式展開航空天氣預報，預報員當時是以兼職形式在啟德機場提供服務。其後在一九三九年，客運大樓內的機場氣象所正式運作。第二次世界大戰期間，航空氣象服務一度被中斷，直至一九四七年八月才恢復。為了配合在戰後民航服務的迅速增長，自一九五七年起，預報員開始長駐機場氣象所，全職為航空界提供專業氣象服務。
一九七四年，天文台在啟德機場跑道旁裝設三組透射表，測量跑道視程。後來在一九七九年啟用自行研發的低空風切變偵測系統，為九龍城上空這條危機四伏的飛行路線探測低空風切變。
一九九八年七月，隨着赤鱲角新機場的啟用，天文台為機場氣象所添置了新的氣象監測系統，兼且引入全新服務形式，以配合航空業界對天氣服務日益殷切的需求。此外，早年以人手蒐集資料、製作和發送給各航班使用的飛行氣象資訊文件的做法亦已成過去，現時是透過網頁和互聯網技術自動進行。
圖14 舊啟德機場氣象所。
圖15 在啟德機場跑道西北端的兩組風向風速表是低空風切變偵測系統的一部份。
圖16 啟德機場跑道旁的視程透射表。
香港天文台利用互聯網技術的「航空氣象資料傳送系統」，為航空界提供服務，獲評審團頒發嘉許狀。
圖17 在二零零一年一月十一日頒發嘉許狀予衛翰戈先生。
身為航空預報員的總學術主任謝明浩先生於去年完成公務員培訓處的自學課程達五個以上，獲頒發自學獎勵計劃獎項。謹此恭賀謝先生。
圖18 謝明浩先生(第二行右起第三人)出席二零零一年四月二日的頒獎典禮。
航空氣象服務聯絡組第十五次會議於二零零零年十二月二十八日在天文台舉行。討論事項包括「二零零零年風切變及湍流報告徵集活動」、專家對風切變及湍流警報服務的檢討、利用寬頻網絡傳送氣象資料、「通訊、導航、巡測∕空中交通管理系統」下提供的氣象服務及「飛機氣象數據自動下傳」觀察計劃、海風引起的風切變，以及世界航空區域預報系統過渡事宜。
中國民用航空總局空中交通管理局(空管局)與香港天文台定期進行技術交流。空管局最近派出代表團探訪天文台，並於二零零一年一月九日至十三日參與有關航空氣象服務及信息交換的研討會。該代表團的成員來自青島、成都、西安、瀋陽及烏魯木齊。他們今次到港，參觀了機場氣象所和機場多普勒天氣雷達站。研討會中，雙方除討論日後拓展下傳飛機天氣報告外，更就提供氣象數據予航空公司作航班規劃一事交換意見。
圖19 空管局及天文台代表在研討會中就航空氣象服務交換意見。
數據化自動航站情報及遠航氣象情報廣播服務於二零零一年四月十九日正式啟用。在有適當裝置的航機上，機師可即時得到最新的天氣資料。
圖20 民航處處長林光宇先生(左)及署理香港天文台台長林超英先生(右)展示列印出的空中交通及天氣資料表。
我們在2001年3月展開每年一次有關航空氣象服務的調查, 得到98%令人滿意的評分。藉此感謝有關航空公司的回應, 他們同時也指出我們需要進一步改善的地方。我們會繼續努力提供更佳服務。
天文台的外站經理，除了負責在偏遠地區的氣象站執行技術職務外，往往還會碰上一些料想不到的問題。
今年年初，天文台在沙螺灣設置一組聲波雷達，當時曾擔心儀器發出的聲響會對附近村民造成滋擾。我們的外站經理李照光先生及梁惠明先生，遂前去探訪村民以了解情況，結果使他們感到欣喜。因為當儀器運作時，村民並無察覺與平常有異，村民甚至對李先生及梁先生的關懷表示謝意。
另一次，天文台擬在大嶼山二東山上的自動氣象站裝設圍欄。該自動氣象站靠近一所民居，住戶擔心圍欄的外觀或會與周遭的自然風貌格格不入。李先生及梁先生細心聆聽住戶的意見後向部門反映，結果裝設圍欄一事予以擱置。該名住戶非常高興這個決定，並主動提出代為看顧氣象站的儀器，甚至幫忙清潔太陽板，以確保有足夠的太陽能發電。
圖21 李照光先生(左) 及梁惠明先生(右) 深明良好的人際關係往往是成功的因素。
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航空氣象服務網頁 | |
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http://www.weather.gov.hk/aviation | |
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是期編輯 何家亮 | |
香港天文台：香港九龍彌敦道134A 電郵 Email：mailbox@hko.gov.hk