3W’s of Weather Forecasting
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3W’s of Weather Forecasting. Scientific Officer Jeffrey Chi Wai Lee 16 Oct 2013. HY. 3. W. W. W. 為何. WHY. 氣象 單位 在減災扮演重要角色. 為何. 一般市民眼中的天文台. 民政事務總署. 香港天文台. 渠務署. 土木工程及拓展署. 消防通訊中心. 通訊事務管理局辦公室. 政府新聞署. 其他電訊公司. 其他政府部門及傳媒. 公共交通. 颱風黑格比路徑 (2008 年 9 月 ). 風暴 潮 之形成.

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3W’s of Weather Forecasting

Scientific Officer

Jeffrey Chi Wai Lee

16 Oct 2013


HY

3

W

W

W


為何

WHY

氣象單位在減災扮演重要角色


為何

一般市民眼中的天文台


民政事務總署

香港天文台

渠務署

土木工程及拓展署

消防通訊中心

通訊事務管理局辦公室

政府新聞署

其他電訊公司

其他政府部門及傳媒

公共交通


颱風黑格比路徑(2008年9月)


風暴潮之形成

  • 風暴潮是由於熱帶氣旋中心氣壓較低及其強風的共同影響,導致海平面上升的現象。



黑雨(2013年5月)


颱風韋森特路徑(2012年7月)


W

HY

W

HAT

W


預測甚麼

WHAT

高/低溫

+

天色

+

天氣

=

能見度

+

+

風向/風速

降雨

+

+

濕度

+


W

HY

W

HAT

W

HO


如何

HOW

掌握現時天氣系統的狀況

明白天氣背後的機制

預測天氣系統的演化

評估對未來天氣的影響


天氣背後的機制

風:氣壓系統




垂直向上伸展

水平輻合

(上升運動)


垂直向下收縮

(下沉運動)

水平輻散


低壓

高壓

  • 空氣按順時針移動

  • 水平輻散

  • 有下沉運動

  • 天氣一般良好

  • 空氣按逆時針移動

  • 水平輻合

  • 有上升運動

  • 天氣一般多雲有雨


風:海陸風

海風

陸風



2003年8月3日正午12時

2003年8月3日上午8時


溫度:冷/暖平流

上游觀測站在冷空氣影響後24小時的變溫

2001年2月24日上午8時的天氣圖




甚麼是霧

  • 霧是懸浮於近地面空氣中的大量細微水滴(或冰晶),使能見度下降。

  • 形成霧的基本條件:

  • 近地面空氣中水汽充沛

  • 有使水汽凝結的冷卻過程


霧與薄霧 (Fog & Mist)

能見度

霧 1000米以下

薄霧 1000 – 5000 米

(註:各地氣象機構介定薄霧的準則不盡相同,在香港,令能見度下降到1000至5000米之間,就稱為薄霧。)


煙霞(Haze)

煙霞是空氣中極小乾燥粒子的懸浮現象。

在香港,當能見度少於5000米時,會在天氣報告中報道煙霞。


霧的種類

  • 平流霧 (Advection Fog)

  • 輻射霧 (Radiation Fog)

  • 鋒面霧 (Frontal Fog)

  • 上坡霧 (Upslope Fog)

  • 蒸汽霧 (Steam Fog)


平流霧(海霧)形成過程示意圖


香港出現海霧時地面氣壓形勢的典型變化過程

(2001年4月26日至29日)

2001年4月26日上午8時

2001年4月27日上午8時

東北季候風影響香港

天文台露點約17度, 能見度16公里

(2001年4月26日上午8時)

冷高壓向東移動

天文台露點約18度, 能見度8公里

(2001年4月27日上午8時)


香港出現海霧時地面氣壓形勢的典型變化過程

(2001年4月26日至29日)

2001年4月28日上午8時

2001年4月29日上午8時

香港有薄霧

天文台露點約22度, 能見度3000米

(2001年4月28日上午8時)

香港有薄霧

天文台露點約24度,能見度3000米

(2001年4月29日上午8時)



地面觀測

香港自動氣象站觀測網路(總數 > 90)

廣東省自動站

粵、港、澳合作自動站



探空儀

自动操作

溫熵圖


大帽山多普勒雷達

(1999)

大欖涌

多普勒雷達 (1996)

大老山多普勒雷達 (1994)

天文台多普勒雷達


風廓線儀

(總數 4 個)


多普勒

天氣雷達

Weather buoy

(3)

天氣浮標

(1+2)

Sham Wat

(2)

激光雷達

自動氣象站

機場觀測站網

空中交通管制大樓天臺


閃電定位資訊系統

  • 廣東省氣象局及澳門地球物理暨氣象局分別提供三水、惠東及澳門的場地

  • 香港天文台負責提供探測儀器

  • 閃電位置資料可供粵港澳三方共用


內部

閃電定位資訊系統產品

公眾


地球同步衛星

風雲-2E, 2F

MTSAT-1R

COMS

極地軌道衛星

POES/NOAA

風雲-1D

EOS/MODIS

天文台衛星接收系統



預測甚麼

高/低溫

+

天色

+

天氣

=

能見度

+

+

風向/風速

降雨

+

+

濕度

+



預測天氣系統的演化

臨近預報 (未來數小時)

外推法

短、中期預報 (未來一至數天)

數值預報(電腦模擬)

統計學的方法



Operational Mode

臨近預報工具

未來一至三小時雨量預測

即時訂正雷達降雨率 (動態Z-R關係)

風場分析 (回波移動向量)

預測暴雨及山泥傾瀉警告


外推法

簡單 -> 更新時間短

沒考慮增強\減弱的可能

外推時間越長,預測能力越低


統計學的方法

在過往的紀錄中尋找關係

從關係推算未來的天氣

例:天文台網誌中提及的「豬腰」與「沙灘波」


數值預報(電腦模擬)

天氣預報圖

Weather forecast chart


天文台新一代數值天氣預報模式

AIR 預報模式系統

(Atmospheric Integrated Rapidcycle forecast model system)

超短期(1-12小時)以至未來三日的高解象度天氣預測資料

水準解析度為

10公里及2公里的

非流體靜力學

數值天氣預報模式


非流體靜力學數值天氣預報模式(NHM)Non-Hydrostatic Numerical Weather Prediction Model

  • Meso-NHM

  • 10公里水準解析度

  • 72 小時預測

  • 每3小時運行一次

  • RAPIDS-NHM

  • 2公里水準解析度

  • 15 小時預測

  • 每小時運行一次


預報模式系統運算流程

High-resolution regional weather forecast data

高解象度區域天氣預測資料

Boundary conditions from global model forecast

全球模式預報提供的邊界條件

Non-Hydrostatic Model (NHM)

非流體靜力學模式

Meteorological Observations

氣象觀測資料

Rainstorm forecasts

暴雨預報

Tropical cyclone track and intensity forecasts

熱帶氣旋路徑及強度預報

NICE High Performance Computer System

NICE 高效能電腦系統


全球模式的應用

歐洲中期預報中心 (ECMWF)2.5度解析度; 168小時預報2.0度解析度; 168小時預報0.125度解析度; 240小時預報

日本氣象廳(JMA)1.0度解析度; 192小時預報0.25度解析度; 216小時預報

美國國家環境預報中心(NCEP)0.5度解析度; 240小時預報

英國氣象局 (UKMO)0.25度解析度; 144小時預報



合預報系統網格點預測



天文台的電視天氣節目

1) 參加天氣會商了解當日的天氣情勢

2) 選擇合適的材料,制作簡報


3) 與電視台溝通及拍攝


總結

WHY

WHAT

HOW



最後想請教大家:

打風時應否在窗戶上貼上膠紙


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