地面与高空天气形势变互相紧扣.PDF

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地面与高空天气形势变互相紧扣.PDF

電腦模式預測天氣圖背景資料 大氣層是一個三維空間,地面與高空天氣形勢變互相緊扣。因此,在制 定天氣預報策略時,需要把地面天氣圖和高空天氣圖一併分析,才能對 天氣形勢演變有一個較全面的掌握。天文台製作的電腦模式預測天氣 圖,水平範圍涵蓋東亞及西太平洋地區,分辨率為六十公里,垂直方向 由地面伸展至一萬二千米的高空。旨在讓市民大眾了解未來一至三天的 天氣形勢演變,以及為其他特殊用 戶 ,例如航空界或飛行愛好者等,提 供一套較全面的參考預報資料。為方便使用者理解天氣預測圖,下文會 對一些關鍵但可能較 為陌生的氣象術語逐一簡介。有興趣的讀者,可進 一步參考天文台的 “天氣圖解讀及天氣預報基礎課程"及 “數 值天氣預 報基礎課程"講義。 天氣圖分類 天氣圖可簡單分為 「地面」和「高空」兩大類。「地面」其實泛指地球 表面,在不同地點,例如海洋或山脊上,可表示極不相同的高度。因 此,在閱讀地面天氣、溫度、風向和風速圖時,要注意所代表的高度。 另一方面, 為方便比較不同的氣壓系統,氣壓圖則統一以平均海平面作 為參考高度。 至於「高空」方面,由於常規的高空觀測與大氣分析都是在標準等氣壓 面上進行,所以高空天氣圖亦習慣在等壓面上繪製。受地球引力所牽 制,大氣密度與壓力會隨高度增加而下降。所以,在標準大氣中,氣壓 單位可用來表達高度。下表列出了四個常用的標準等壓面與其海拔高度: 氣壓 大約海拔高度 200 百帕斯卡 12000米 500 百帕斯卡 5600米 700 百帕斯卡 3000米 850 百帕斯卡 1500米 流線 流線圖一般慣用於高空,展示某一時刻大氣運動流向的空間分 佈 。流線 上隨著箭頭展示任何一點的流向,都是平行於該點的風向。下圖分別顯 示北半球兩種常見環流系統的典型流線圖:(左圖) 流線以逆時針轉動並 向中心匯聚,稱為氣旋;(右圖) 流線以順時針轉動而向外擴散,稱 為反 氣旋。(按:南半球情況剛好相反。) 氣旋 反氣旋 高空的氣旋和反氣旋,往往與地面的低壓區和高壓區有密切的關係。低 空氣旋表徵水平匯聚、垂直上升的不穩定氣流,可以導致惡劣天氣產 生;低空反氣旋則代表水平輻散、垂直下沉的穩定流場,伴隨著晴朗的 天氣。 渦度 渦度,是表示氣流的旋轉程度和旋轉方向的一個物理量。氣旋和反氣旋 環流的渦度分別會取正 值和負 值 。渦度正值越高的地方,表示氣旋環流 越強 。850百帕斯卡的渦度圖,以顏 色顯示正渦度區域。配合流線,可 以清楚標示壞天氣出現機會較大的地方。 相對濕度 高空相對濕度圖,反映大氣中水氣含量的空間分 佈 。由於水氣是產生雲 的先決條件,在相對濕度高的地方,出現雲的機會較大。若再有環流及 其他氣象條件配合的話,更可以有降雨現象。從700 百帕斯卡的相對濕 度圖,可以幫助估計大氣中層和低層的雲量分 佈和厚度。 位勢高度 位勢,又稱重力位勢,是空氣在地球重力場中蘊藏的能量。在大氣中, 位勢會隨高度和緯度而變化。在等壓面天氣圖上,位勢高的地方位能較 高,位勢低的地方位能較低,高空的氣流會由前者流向後者,情況有點 像河川根據山脊高低的分佈而流動一樣。同時,位勢相對較高及較低的 區域,亦與高壓區及低壓區互相呼應。 為方便大氣分析,一般會再把位 勢轉換(除以重力常數)成位勢高度,單位由能量變成高度,以「位勢 米」表示。從500百帕斯卡的位勢高度圖,可清楚檢視大尺度的重要天 氣系統,例如西風長波槽或副熱帶高壓脊等等。這些大尺度的槽脊系統 往往決定了大規模的冷暖空氣活動,以至颱風或其他高空擾動的移動路 徑。 高空急流 高空急流是圍繞地球的一條強而窄的高速氣流帶,集中在

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