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香港高空觀測百年歷史

1921年 - 1930年代
1921 - 開始高空觀測
天文台的高空氣象觀測始於1921年,當時是在天文台位於尖沙咀的總部施放測風氣球,然後利用經緯儀追蹤測風氣球來計算高空風向風速。
工作人員手持測風氣球
天文台職員在1930年代於尖沙咀的總部施放測風氣球。相片中左面的工作人員手持測風氣球。
工作人員操作經緯儀
工作人員操作經緯儀
工作人員操作經緯儀,記錄氣球的方位和仰角,從而計算出高空的風速和風向。
(照片由天文台前台長希活先生家人提供)
1924年 - 天文台首次與皇家空軍合作利用飛機探測高空溫度
1938年 - 遠東飛行訓練學校開始為天文台提供高空溫度及濕度觀測資料
1940 - 60年代
1949 - 利用無線電探空儀
在1949年,天文台總部裝置了首套無線電探空系統,每日上午 8 時進行常規高空探測。天文台職員會以人手將掛上無線電探空儀的氣球注入氫氣及釋放。在氣球上升的過程中,無線電探空儀將測量到的高空氣溫、濕度及氣壓數據,用無線電波送回天文台總部地面站。至於測量高空風向風速方面,則依靠天文台總部屋頂的一部經緯儀來追蹤氣球,從而計算出不同高度的風向和風速。
天文台職員在天文台總部屋頂利用經緯儀來追蹤氣球
天文台職員在天文台總部屋頂利用經緯儀來追蹤氣球,進行高空氣象觀測的試驗。(照片由天文台前副台長史他白先生家人提供)
天文台職員於香港天文台總部的1883大樓前準備施放高空探測氣球
天文台職員於香港天文台總部的1883大樓前準備就緒,即將施放高空探測氣球。相片中最左面及中間的工作人員分別手持探空儀器和探測氣球,當時儀器體積較大及較重,需要專人負責操作。(照片由天文台前台長岑智明先生提供)
1951 - 京士柏高空氣象站啟用
由於天文台尖沙咀總部周圍的建築物逐漸增多,不再是進行高空氣象觀測的最佳地點,天文台在京士柏一個小山上覓得一個更適合施放探空氣球的地方,在1951年建立了氣象站。由1951年6月1日開始,每日上午8時的常規高空氣象觀測改爲在京士柏進行。該站在最初成立時,名為京士柏高空氣象站,並在 1960年代隨著站內地面氣象觀測的增加而改稱為京士柏氣象站。
嘉賓觀看探空氣球升空
1951年11月9日,氣象站的正式啟用儀式中,嘉賓觀看探空氣球升空。(照片由天文台前副台長史他白先生家人提供)
時任港督葛量洪爵士在1951年11月9日到氣象站主持正式啓用儀式
時任港督葛量洪爵士(右)在1951年11月9日到氣象站主持正式啓用儀式。時任天文台台長希活先生(左)向葛量洪爵士講解新設備如何運作。 (照片由希活先生家人提供)
1951 - 雷達追蹤氣球
到了1951年,測量高空風的技術更進一步,高空探測氣球除了掛上無線電探空儀外,亦加上一個雷達反射器,工作人員借助裝設於地面的陸軍雷達來追蹤雷達反射器,測定其距離、方位及仰角,從而計算上空的風向和風速。
相片中的陸軍雷達能追蹤繫於高空探測氣球的雷達反射器的位置,從而測量高空風。(照片由天文台前台長希活先生家人提供)
1954 - 增加每日高空觀測次數
由1954年10月16日開始,除了每日上午8時的常規高空溫度、濕度、氣壓、風向和風速測量外,亦加上在清晨5時、下午5時和晚上11時進行高空氣象觀測,但只測量風向和風速。因應世界氣象組織的要求,自1957年4月1日開始,這三個時間提前到清晨2時、下午2時和晚上8時。
 
1969 - 1月1日開始,晚上8時的觀測也涵蓋溫度、濕度和氣壓測量
京士柏早期的高空氣象觀測
早期在京士柏進行高空氣象觀測
早期在京士柏進行高空氣象觀測,利用雷達(裝設於建築物屋頂上)來追蹤探空氣球的位置。
初期的高空氣象觀測需合共三人之力方可完成,分別負責操作配備了風車的無線電探空儀、釋放探測氣球和操作雷達追蹤氣球(請參看默片)。
1970 - 90年代
1978至79 - 在船上施放探空氣球
在1978-79年,天文台參與世界氣象組織的全球性天氣實驗,在海軍艦隻和商船上施放探空氣球,以收集南海上空的氣象數據。
天文台於70年代在南海船隻上施放探空氣球
天文台於70年代在南海船隻上施放探空氣球
1981 - 使用微科拉探空系統
到了1981年,一套微科拉(MicroCORA)探空系統在京士柏氣象站投入服務,把溫度、濕度和氣壓信號使用403 MHz頻道傳回地面站,系統自動把信號轉化成為可用數據,不需再經人手計算。而高空測風技術也有新突破,該系統利用全球「奧米茄」長程導航站網的甚低頻信號(10-13 kHz)的相位差來確定探空儀的位置,從而推斷高空風向和風速,無需再用雷達追蹤探空儀位置的方法。
 
1992 - 成為全球氣候觀測系統(GCOS)成員
在1992年,由世界氣象組織、聯合國教科文組織等單位籌措的全球氣候觀測系統Global Climate Observing System (GCOS)成立,京士柏氣象站亦成為該系統高空網絡GCOS Upper-Air Network (GUAN)的一員,為監測氣候變化作出貢獻,現時全球共有超過170個GUAN高空氣象站,每日在香港時間上午8時和晚上8時一同釋放探空氣球收集高空天氣數據。
1993 - 探空工作數碼化
- 開始測量高空的臭氧及輻射
在1993年,天文台引入數碼科拉(DigiCORA)探空系統,可支援特別設計的探測元件來測量高空臭氧含量和伽馬及貝他輻射水平,自此天文台每週一次在京士柏氣象站觀測高空臭氧量,及每年定期在不同的天氣情況下進行高空輻射探測。
1993年2月26日進行首次高空輻射觀測時使用的探測儀
1993年2月26日進行首次高空輻射觀測時使用的探測儀,左邊和右邊的探頭分別是量度貝他和伽馬輻射的蓋革彌勒(Geiger Müller)管。
1993年3月4日進行首次高空臭氧觀測時使用的探測儀
1993年3月4日進行首次高空臭氧觀測時使用的探測儀,右下角是電池,電池內的電解液與空氣中的臭氧產生電化作用,產生的微弱電流強度跟臭氧濃度成正比。
天文台職員正在操作數碼科拉(DigiCORA)探空系統
天文台職員正在操作數碼科拉(DigiCORA)探空系統
 
1997 - 使用全球衛星定位系統(GPS)
至1997年,探空儀開始使用全球衛星定位系統(Global Positioning System, GPS)測風技術,令高空風觀測更進一步。在探測過程中,無線電探空儀和地面站均裝有特別天線接收GPS信號,計算出高空風向和風速。天文台在1999年也引入「羅蘭-C」無線電導航系統來定位和測量高空風,作爲GPS技術以外的另一選擇。
無線電探空儀的演變
重量 : 1235g 1.6.1951 - 1968 1969 - 17.11.1974 重量 : 280g 重量 : 280g 18.11.1974 - 1980 1981 - 1983 重量 : 256g 重量 : 220g 1984 - 2005 2006 - 6.11.2016 重量 : 250g 重量 : 80g 7.11.2016 -       
在50至60年代,在京士柏使用的無線電探空儀體積頗大及相當重,儀器連電池重逾一公斤。隨著科技進步,零件漸趨細小,氣象站在1969年引入新款的探空儀,重量大幅減至280克。自2016年,天文台採用了最新型的無線電探空儀,重量只有80克。
2000年代至今
2000 - 成為全球大氣監測計劃的臭氧監測站
由2000年開始,京士柏氣象站成為世界氣象組織全球大氣監測計劃的臭氧監測站,每周一次的觀測數據送交世界臭氧及紫外線數據中心存檔,供世界各國氣象機構和學者作研究之用。
WMO GAW Programme
京士柏氣象站為世界氣象組織全球大氣監測計劃的臭氧監測站
2004 - 自動高空探測系統啟用
在2004年,天文台在京士柏氣象站裝設了當時東南亞首台全自動高空探測系統,自動將氣球充氣及發放,不但降低運作成本及提升工作效率,更保障員工的工作安全。在2008年,天文台以氦氣取代氫氣為氣球充氣,進一步保障員工的安全。
京士柏氣象站的全自動高空探測系統
京士柏氣象站的全自動高空探測系統在2004年啟用,是當時東南亞首台該類系統。
2014 - 應用流動高空探測系統
2014年,天文台添置了一套便攜式的高空探測系統,在有需要時可以到香港不同地方施放氣球,加強探空工作的流動性及應用,以便獲取所需的氣象數據。
天文台工作人員操作流動高空探測系統施放氣球
天文台工作人員操作流動高空探測系統施放氣球
2015 - 進行南海探空試驗
2015年6月,天文台人員利用流動探空系統,在一艘由香港駛往新加坡的貨櫃輪上,進行海上的探空試驗。
航程中施放探空氣球的地點
航程中施放探空氣球的地點
調較流動探空系統的天綫
調較流動探空系統的天綫
在船上為氣球充入氦氣
在船上為氣球充入氦氣
2018 - 高空探測工作獲ISO 認證
京士柏氣象站的探空工作在2018年3月成功獲得國際標準化組織的ISO 9001:2015認證,進一步肯定同事的專業工作。近年,天文台成功通過認證機構對京士柏氣象站的重新審核,再次肯定天文台提供的優質測量服務。
ISO 9001:2015 證書
天文台京士柏氣象站及輻射測量室獲得的ISO 9001:2015 證書
2019 - 獲世界氣象組織授予證書表彰長期貢獻
在2019年11月,京士柏高空氣象站獲世界氣象組織授予證書,以表彰其為全球氣候觀測系統高空網絡(Global Climate Observing System (GCOS)Upper Air Network, GUAN)作出的長期貢獻。
2019年11月接受全球氣候觀測系統(GCOS)網絡經理Tim Oakley先生授予證書
天文台前台長岑智明先生(右)在2019年11月接受全球氣候觀測系統(GCOS)網絡經理Tim Oakley先生(左)授予證書,表彰天文台的高空氣象站為該系統的高空網絡(GUAN)作出長期貢獻。
2020 - 施放低溫霜點濕度計探空氣球
在2020年,京士柏高空氣象站成為世界氣象組織的全球氣候觀測系統基準高空網絡(GCOS Reference Upper Air Network, GRUAN)候選成員,按要求每月施放低溫霜點濕度計探空氣球一次,為氣象界提供長期且高品質的高空大氣水汽含量數據。
天文台人員在京士柏氣象站施放低溫霜點濕度計探空氣球
天文台人員在京士柏氣象站施放低溫霜點濕度計探空氣球
2021 - 獲世界氣象組織認可為百年高空觀測站
2021年,香港高空氣象觀測站成為全球首個獲世界氣象組織認可的百年高空觀測站。
世界氣象組織授予香港高空觀測站的長期觀測站認可證書
世界氣象組織授予香港高空觀測站的長期觀測站認可證書