秋天台風的特色

在沒有東北季候風帶來的低層干冷空氣和相關的高空強烈西風影響下, 秋天台風隨時可以較快速度增強. 就以目前即將進入南中國海的熱帶風暴為例, 若果留意衛星影像, 可發覺雲系和夏季(雖然現時天氣仍酷熱)在南海發生台風最大的分別是北面的高空卷雲明顯較強大. 這顯示南亞高壓帶來的強偏東風已大不如前, 風切減弱令東北面流出加強.

另一個可能(只是可能, 因好像沒有較充裕文獻)伴隨出現的是熱帶氣旋較大的風圈. 當"極向"流出增強, 意味中心附近較暖的空氣可以往北面擴散, 地面氣壓下降, 環流變大.

至於有沒有熱帶氣旋訊號, 目前路徑機會當然細, 反正即使有頂多也是三號, 不理也罷.

水高與TCHP

計算 TCHP 的其中一個參數是 26 度水溫線, 可以從海表高度作出估計. 而海表高度的測量可以靠衛星, 準確度非常高:

http://www.aviso.oceanobs.com/en/altimetry/index.html

在某些情況下, 兩者關係尤其明顯, 如以上兩圖. 幅合地區水面高度較高, 暖水亦變厚, TCHP 較大.

水底聲波測溫法

本來想講 UOHC 和 TCHP 的評估, 但因又涉及其他知識, 不妨先逐樣解拆.

前幾次講的海水觀測儀器大致上都是從水面出發, 原來亦有從水底做量度的, 叫 inverted echo sounders (IES). 它們是安放在水底, 並利用聲波速度與水溫相關的關系運作. 由於聲波在暖水中速度較快, 當溫躍層變深亦即水溫變暖的時候, 從儀器發射出來的訊號在水面反射再回到儀器所需的時間就會較短.

除了可量度溫躍層的變化外(實際上IES應只供研究用途而非日常運作, 網上亦尋找不到較大規模的觀測計劃), 多個 IES 亦可監測水流. 在網上可找到較近期的研究, 關於東海沖繩附近的黑潮變化. 由於該處流向為西南至東北, 要運用地轉流關系, 儀器的安放是垂直於水流:

上圖摘自: Andres, M. An observational study of the Kuroshio in the East China Sea: local, regional and basin-wide perspectives on a western boundary current. PhD dissertation, University of Rhode Island, Graduate School of Oceanography, 2008. 136 pp.

參考連結:
http://www.po.gso.uri.edu/dynamics/ECS/index.html

熱帶氣旋與地震

早前地台有人貼了一篇刊登於 nature, 關於熱帶氣旋觸發慢地震的文章. 今日921, 花了點時間閱讀.

研究的地質資料(用錯詞彙請不要見笑)來自零二年後期至零七年後期, 總共有 21 次慢地震事件被記錄下來. 在這段期間, 共有28個輕度台風或以上強度的熱帶氣旋侵台, 21 次事件中有 11 次是熱帶氣旋影響時發生. bootstrap 統計試驗隨機地給出約 20 次慢事件的發生時間, 看看有多少機會有 11 次和熱帶氣旋影響的時間重疊. 結果是機率很低很低.

我把附件中的台風列表抄了過來:

可以看到 11 次事件中(最後一列標了 SE 的)包括一些中等強度和偏弱的(VAMCO)颱風, 但沒有一個是強烈台風, 那看似和結論不協調. 或許那就是 trigger 的意思, 不管點燃的火是大或小都一樣起了觸發作用.

海表溫度之定義

昨天在維基百科查海表溫度(SST)時留意到海表溫度的定義並非那麼簡單. 以下是晚間的水溫分佈, 單是 SST 就可分為五種. 晚間接近水面水溫較低, 到一毫米以下的水溫才趨向定常. 雖然這麼淺的一層海水在物理意義上是微不足道, 但圖中顯示以紅外線方法量度的水溫較接近水面, 量度出來的溫度會比放在水溫 1米的溫度計低約 0.3 度. 日間的落差則可能更大. 微波亦應要面對類似問題.


連結:

http://en.wikipedia.org/wiki/Sea_surface_temperature

熱帶氣旋熱含量

先做點補充. 這幾天說的觀測網大概在 1980 年開始, 在此之前人們對海洋當然也不是一無所知, 例如一些叫 XBT (http://seas.amverseas.noaa.gov/seas/xbt.html)的儀器就可從船上拋下海測量, 但可以想像數量上應不會很多.

海洋雖然深, 但對日常天氣氣候較直接影響只有較淺的地方, 如混合層和溫躍層. 除了海表溫度(SST), 還要考慮整層海水的熱含量 (upper ocean heat content - UOHC). UOHC 的具體計算方法並沒有嚴格限制, 例如美方的厄爾尼諾報告就用 300 米的平均, 也見過有人用 750 米的.

對於颱風, 近年常見的 UOHC 表示方法是 tropical cyclone heat potential (TCHP), 是水面至水面下 26 度之間水層的熱含量. 比厄爾尼諾看 300 米, 26 度線最深才是百多米. 除了在冬季, 討論南海 SST 對熱帶氣旋影響意義未必很大, 因 SST 常高企並和菲東太平洋差不多. 但 26 攝氏度線就相差很遠, 可解讀為暖水層較薄:

另外, 按照 TCHP 的計算方法, 接近陸地必趨向零, 這樣合理嗎?

氣象魚雷量海溫

昨天說赤道附近海底溫度主要靠浮標量度說得不準確. 其實有另一比較新, 為數比浮波或浮標更多的儀器在全球海洋的每一角落(不單是赤道附近). 那是看起來像樽狀的 argo float.


上圖所見, 今年四月時 argo float 數目超過三千個, 主要由美, 日, 澳方擁有, 中方亦有 33 個. 南海中北部也有 argo float, 反而墨西哥灣沒有.

argo float 大部分時間都是在水底運作, 每十天浮水一次傳送資料, 每次約 6 - 12 小時. 之後約在水深 1 公里處漂流約 9 天, 再從 2 公里水底開始一直浮面和進行量度, 完成一個十天的循環.

在這連結 http://dapper.pmel.noaa.gov/dchart/ 可以劃出 argo float 所得的資料, 例如我選了在香港東南偏南面最接近的四個, 它們的上水時間分別是 8 月 30 日, 9 月 3 日, 7 日和 11 日.

雖然 argo float 數量眾多, 但浮標的定點定時資料還是比較可靠, 不然就變成只有氣象站功能. 另外, argo float 也有盲點, 墨西哥灣不用說, 南海的也是稀疏. 那麼我們那些在南海或墨西哥灣, 沒有浮標也沒有 argo float 的地方, tropical cyclone heat potential (TCHP) 是根據甚麼得出來呢?

厄爾尼諾的觀測

昨天看到的波波可能只有籃球般大, 可量度的參數并不多, 又由於隨水漂流的關系, 觀測上有局限性. 不過若風暴襲港前一兩天出海放十個八個, 再在東沙放波上天還是不錯.

另一種則是定點形式的浮標, 遍報全球赤道地區, 據網站資料應該在 84 年尾開始運作. 原意主要是監察厄爾尼諾拉尼娜現象, 但後來大西洋和印度洋亦陸續安裝, 適合季風颱風等監測.

大多數的浮標都是紅點(上圖), 就是下圖的形式. 除了是氣象站外(可量度一般氣象參數), 最主要的額外功能是量度水底的溫度, 壓力和導電, 一直到 700 米下. 我們看厄爾尼諾報告時的水底溫度應該就是根據它們的量度.

參考:

http://www.pmel.noaa.gov/tao/global/global.html

http://www.pmel.noaa.gov/tao/disdel/disdel.html

http://www.hko.gov.hk/aviat/stn/buoy_homepage_c.htm

海上浮波逐個捉

帶著依依不捨的心情, 無奈地讓巨爵遠去的同時, 亦是一連串散打的結束.

氣象浮波(drifter)相信大家早有聽聞, 但又未必有特別留意其具體操作和實況. 昨天晚上在網上遊魂期間, 心想, 若這些浮波能量度氣壓或風, 在打風期間不就有很多額外資料? 但平日天氣消息或天氣分析都沒有聽/看到有關資料. 這些浮波究竟在哪裡而又在量度甚麼東西?

原來美方一直都很掌握浮波的位置, 前兩天的位置圖都可以找到(不知是否巧合還是真的更新得這麼頻密):

一看便明白了. 赤道太平洋上的浮波全都是紅點, 只能夠量度海水溫度, 能量度氣壓的都在中緯度, 量度風或盬度的更是寥寥可數. 最"離譜"的是南中國海一個都沒有. 我想這樣的分佈必然有原因, 包括政治. 當然, 浮波的主要功能應該是量度海水流動, 以目前遙感技術而言, 水表溫度基本上也不用靠浮波了, 但能夠在熱帶海洋量度氣壓總也有點用吧.

美方還提供了浮波列表: http://www.aoml.noaa.gov/phod/dac/dirall.html
有頗詳盡的每一個浮波資料, 包括位置, 型號, 不同生產商等. 最早的一個在 1979 年開始運作. 目前在世最長壽的一個可能是篇號 44296, 03 年 12 月 10 日投入運作, 09 年 3 月 31 日仍然健在, 在馬達加斯加附近.

巨爵已超額完成

先做個更正, 由於巨爵移速轉慢, 預測改了約明天中午左右才登陸, 明日早上仍有機會不用上班上學. 要視乎晚間是否又再次向偏西加速移動(最新影像顯示移速也不慢). 若果又出現的話相信不是副高作怪而是一些類似海陸風效應的日際變化影響.

基本上巨爵已算超額完成, 今早還有點懷疑能否到達 200 公里, 但目前未到南面已入了. 追回先前失利之餘, 按照過去數小時的路徑還直逼 100 公里線, 更高風球未能排除, 但機會較低.

巨爵之起承轉合

巨爵增強速度相當理想, 颱風級數在望, 偏西移速亦在日間減低, 本地風向仍為東北偏北. 最新雷達動畫似乎看到向西北偏西移動直逼 200 公里線. 目前沒有持續性可參考, 回到各地預測路徑, 約在香港 200 公里左右掠過, 本來在心中曾經跌至 45% 的機率又重回至 55%. 若路徑持續, 轉風向後風速理想, 則有上調空間.

追風還是相當有趣的玩意, 沒人敢說一定會發生甚麼事.

熱風暴臨門一腳

熱帶風暴午夜後向偏西方向加速移動, 烈風機會受打擊: 50%

目前已到了臨門一腳, 若向西路徑待續, 則烈風機會會急速下調; 若繼續增強至接近颱風程度(目前風切影響仍明顯)並重新先前西北偏西路徑, 在 200 公里內掠過的話, 則機會會恢復至原先 55.

不過按照預測路徑, 最接近香港的時間約是今晚午夜前後, 因打風而不用上班的機會不大.

熱帶風暴之走勢

根據以上兩張微波圖像, 在下午八時(下圖), 熱帶風暴集結在北緯 19.5 度, 東經 118.0 度附近. 較早約在下午二時, 中心約在北緯 19.1 度, 東經 119.0 度附近.

由於熱帶氣旋有繼續增強跡象, 環流廣濶(亦受東北季候風影響), 進入南海後又採取西北偏西方向, 雖然預測路徑(因受呂宋或模式駛流問題)沒先前那麼接近, 但仍獲調高烈風評級: 55% (注意: 在以上圖像處理沒位置出錯前題下)

目前基本上不用看數值預報了.

熱低今早之定位

昨晚至今早初時熱低一度受呂宋影響．最新 qscat 掃不清楚，但衛星圖上顯示熱低有增強跡象, 應已脫離呂宋影響．北面不遠處船隻報告則錄得接近烈風程度，已有升格基礎．估計下午到晚間初時要出訊號，目前來說進入全面戒備狀態．初步估計受烈風影響機會接近五成，要看今天出海後的強度發展才決定加碼．

註：一切以有關方面作實．

熱低之最新位置

有風打可以偷懶.

日間低壓區明顯撻著, 但始終受西南季風相關風切影響, 看起來不像 15 W 那麼健康. 根據最新 TRMM 及 QSCAT 影像, 熱帶低氣壓入夜後約集結在北緯 18 度, 東經 123 附近, 非常接近呂宋東北部, 不排除會食入呂宋, 短期內要留意對流是否有減弱趨勢.

呂宋以東低壓區

過去一天整合速度不俗, 從最新衛星影像或今早 qscat 都顯示環流變得圓潤, 強對流持續和比先前明顯集中, 旋倦度增加. 根據這趨勢和 qscat 風速今日內應有機會形成.

ECMWF/JMA 數值預報繼續預測強度偏弱, 其中 JMA 又預測低壓在呂宋海峽有"解體"跡象, 但不能盡信. 由於鎖定路徑對香港潛在威脅頗大, 只要低壓能增強至一定程度(如強熱帶風暴下限), 便足以帶來烈風. 戒備要進一步升級.

要留意黃金路線

今早 quikscat 掃到一頗為清晰環流:

ECMWF/JMA 模式又再次鎖定了其路徑, 預料將橫過巴士海峽, 十四日(下星期一)晚上開始頗為接近香港:

今日要開始要密切注視低壓區的強度發展.

秋冬東北季候風

風暴快報：彩虹帶來涼意和打風的感覺，算是超額完成．

剛下載了共 29 年（79-07)秋冬季的月資料，根據昨天南海季風指數的計算方法，想看看秋季和冬季之間有沒有明顯關係（注意並非看第一波時間和整個冬季的關係）．

先將十二月至二月的平均北風定義為冬天，與秋天(九至十一月)各月份做相關系數．結果比較奇怪，九月北風（其實因計算範圍較偏南，九月仍是南風份量）與冬季北風的相關系數 0.34, 並不算低，差些少就過統計試驗．注意下圖中冬季風最弱一年為 97/98, 但九月的數值則接近平均：

十月和十一月的相關系數分別是 -0.30 和 0.23, 難找到連續性．若果以整個秋季（九至十一月）計算，則相關系數因平滑了的關系只得 0.10. 初步看很難說秋天偏涼就代表冬天偏冷，又或者剛好相反．但若看 97/98 年，則秋天北風（約 1.35)亦較弱，和上面的圖比較，可能反映厄爾尼諾的影響在秋季較後才發生．

注意以上數據沒有經過其他處理(如 remove trend)，若真的要研究當然不單考慮這些．例如若只選強 ENSO 年作比較可能會得出其他結論．

冬季季候風指數

熱低快報: 呂宋以西低壓區今朝終於撻著, 最新(10pm)衛星雲圖所見仍然比較虛弱, 預測路徑又對著海南, 暫時不用太理會. 但由於未來有增強空間又會在南面掠過, 有關方面隨時可以發信號.

昨天提到首波東北季候風影響香港和整季冷暖未必有關係. 我是純粹靠估, 自己亦不滿足和不滿意答案, 於是又打算用再分析資料計計兩者之間有沒有關係. 在計算之前, 先要考慮一些定義的問題. 看了兩篇文章, 第一篇比較了四個冬季風指數:

第一個指數用了東西(110 和 160 經度)的海平面氣壓差; 第二個用了 300 hPa 西風, 西北/東南向的差; 第三個用了 500 hPa 高度場; 第四個用了南北向北風差. 有些指數看起來還是有點不解, 例如為何是南北向的北風差而不直接用北風? 時間關係不再追看.

第二篇的指數則適用於華南夏季和冬季風. 指數定義為 1000 hPa 的南風 (7.5 - 20 N, 107.5 - 120 E).

這些指數計算上還是比較方便, 預計明日可做一些結果出來.

參考:

1. comparison of east asian winter monsoon indices

2. a unified monsoon index for south china

季風爆發的問題

首先要問問這個問題是否有意義．

對於夏季風，過往有不少研究都是關於其爆發的時間，一般來說，季風較早爆發與整季季風強度有關，越早代表越強．對於東北季風，較少聽到有關爆發的研究，究其原因估計有：１）首波東北季風甚少伴隨惡劣天氣；２）首波東北季風到達，只是爭秋奪暑之時，就算某天受影響，過兩三天可能便立即回南，要持續受東北季風影響，大陸不斷變干變冷，香港才會感受到大陸干冷氣流；３）在定義上本身就有困難，即使以候（五天平均值）來定義，按照中緯度波動的周期，也未必就是合理．按月來定義則大概每年都差不多．就因為帶有隨機性，而且 ２），討論東北季風爆發，早到或遲到意義未必很大．夏季風爆發也有類似問題，如受MJO影響，爆發日便會出現隨機性（先假設 MJO 就是隨機）；４）第一波東北季風早或遲到未必代表整季冷或暖．

我們做研究的時候，亦要考慮問題是否就這麼簡單，又或者把沒有實質意義的東西簡單複雜化，又或塘水滾塘魚．

東北季候風展望

風季凍過水之際(雖然歐中和日本數值模式繼續預測未來數天南海有可能偷雞), 不如看看今年冬季風怎樣.

未看數值預報之前, 可以預計厄爾尼諾年的冬天是偏暖的. 過去十年左右有研究指出厄爾尼諾年冬天偏暖與菲律賓以東的一個低空反氣旋(anomaly)有關, 該反氣旋在下降氣流以及局地偏冷水溫影響而維持, 並約於十一月左右形成, 會為華南帶來相對較強的偏南氣流. 到十一月時我們要留意是否又出現這個菲東反氣旋.

數值預報方面, 參考了歐中和 IRI 網頁八月的 DJF 預測(EUROSIP 沒有 DJF):

雖然歐中的溫度出現一大片紅色可能是計算上的一點問題(據網站資料是用了二十五年計算結果來決定氣候, 全部見紅可能反映全球變暖多於 ENSO 影響), 但綜合來說可能偏暖而又偏濕都和過往經驗和反氣旋偏南氣流理論沒有衝突, 看來我們又要過一個暖冬了.

參考:

Pacific–East Asian Teleconnection: How Does ENSO Affect East Asian Climate?

Pacific–East Asian Teleconnection. Part II: How the Philippine Sea Anomalous Anticyclone is Established during El Niño Development

南海又有低壓區

今早 qscat 和先前的資料已顯示原先在南海的低壓區已不存在. 最新歐中和日本模式卻又預測另一低壓區會在呂宋以西形成, 其中日本模式預料會向西北偏西移動頗為接近香港:

歐中亦預測低壓區在差不多的位置, 但強度亦弱而且移動會比較偏西. 由於我們沒有歐中頭幾天的資料, 難以判斷該信那個預測, 但我相信天文台的七天天氣還是會將日本的預測考慮在內.

或許更值得留意是歐中的第十天預測, 連續多報都預料有熱帶氣旋約在 140 E 附近形成, 短波槽過後副高應會西伸, 目前看來還是有機會成為今年風季最有睇頭亦是最後的希望.

KESTREL

過去十多年，由於香港民間追風漸漸普及，鴨記所見的風速計品種越來越多，價格還相當大眾化，肯花一千幾百已經可以買到集合風，溫度，氣壓等多種功能的手提迷你氣象站． 專業版的風速風向儀，單是硬件感應器已經接近一萬大元，例如：http://www.youngusa.com/products/7/5.html

Kestrel 從 1000 系列到現時的 4500, 十多年來發展迅速, 那個可換扇葉簡直就是天才發明, 每個也只是百幾蚊. 雖然指南說 sustained operation above 60 mph (~ 100 km/h) will wear impeller rapidly, 但我想生產商只要在扇葉上做點手腳, 例如只讓一半風通過, 便有可能以低成本讓風速計在更大風下運作.
http://www.nkhome.com/ww/wwindex.html

飛機SONDE

昨天看到在南海季風實驗期間的 aerosonde, 05 年 9 月才首次飛越颶風 ophelia, 在 2500 尺上空錄得颶風(黑色 wind barbs):

aerosonde 07 年首次飛越颱風風眼(Noel)，不知 08-09 的任務怎麼了．相比起偵察飛機飛越颶風，aerosonde 主要任務是長時間低空飛行，除了可量度一般氣象參數外，亦配有紅外感應器量度海水溫度.

價錢方面，約低於十萬美元，但通常可回收再用．早前看台灣追風計劃的一些新聞，每次任務包括燃油和投落送就要花費約港幣六十萬．假如 aerosonde 探測颱風技術發展成熟，未來肯定會是西北太平洋借鏡的對象．

稍後將拆解目前颱風偵察機的武器表，還有 DOTSTAR．最近比較懶散，QPF 和 ENSO 第三回想也未想過，不過要每天一 blog 難度還是不太高，只不過寫些不太認識的東西也要做功課．我希望能寫足一年．

參考：

http://www.noaanews.noaa.gov/stories2005/s2508.htm

http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/discussion/2007/10/05/DI2007100501520_pf.html

http://www.aerosonde.com/

東沙追風兩天遊

對香港氣象迷來說, 東沙島並不是一個陌生的名字. 熱帶氣旋靠近華南沿岸時, 東沙提供了在南海東北部唯一最可靠, 可以用來評估熱帶氣旋結構的資料.

上網搜尋, 發現一直有點神秘色彩的東沙島原來和荒島相距甚遠, 島上不單有氣象站, 機場跑道, 巴士"東沙1號", 還有景觀如"大王廟", "長青亭". 意想不到的是還有圖書館.

有漂亮的沙灘和珊瑚礁, 東沙如能開發成為旅遊點, 相信亦大有捧場客. 在島上看日出日落, 到沒有污染的海灘游泳, BBQ, 等待颶風的來臨; 又或來個單車環島遊, 機場上放模型飛機, 都是相當寫意:


東沙遊有可能嗎? 據一兩年前的報導, 東沙生態遊至早要到 2012 年才有機會. 現在要做的是儲錢.

在氣象層面上, 開發和開放東沙亦象徵著有更多的觀測. 想想, 如果東沙能放台雷達, 有探空, 將可以填補我們"黃金路線"的一大片真空區.

參考:

http://dongsha.cpami.gov.tw/

http://www.gcc.ntu.edu.tw/globalchange/8706/p29-30.html

日本氣象廳模式

天文台七天預測南海及太平洋低壓區增強. 忽然有這個預測, 當然不是參考了甚麼風水術數, 只需看看日本模式就會明白. 網友們有時太懶, 貪方便只看歐中預測. 日本模式預測低壓區增強明顯(圖中看約 986 hPa), 星期日晚上移至海南東南面, 按照強度和路徑還是會對香港有點影響.

講開日本氣象廳模式, 上網翻看一些資料, 原來去年 TEPS (typhoon ensemble prediction system)已投入服務, 運作多年的颱風模式 (TYM) 已經榮休. 但 TEPS 去年的成績並不理想.

看歐中分析迴圈

溫黛正面襲港後威脅已解除, 但 ECMWF 連續兩報預測有熱帶氣旋在南海偷雞形成(9 月初不受副高影響從西太平洋入南海, 皆視為偷雞), 影響時間約是下週(09 年 9 月 8 日開始).

由於不是大尺度環境下支持(如季風槽), 目前只宜持觀望態度. 再者, EC 與其他數值模式類似, 雖說連續兩報都有熱帶氣旋發生, 但模式的分析/預測誤差應該是會一報一報地向後傳的.

地台有網友說 00 和 12 兩報應該分開來各目比較(即 00 和 00 比, 12 和 12 比). 經過一輪網上搜索後, 小弟找不到相關東西, 萬望高手指點. 按照 ECMWF 網站的描述, 2004 年 6 月因業務需要實施 Early Delivery 後, 00 和 12 的分析還是相互影響的. 例如, 在下圖中(只注意上面的一組紅藍線), 12 Z 時次的分析經過 9 小時預測後會成為 00 Z 時次分析的 first guess, 00 至 12 亦是這樣. 而下面的一組線是承繼上面的. 按照這張圖, 不太可能說兩時次沒有關連.