納沙 KO 氣象界

先要為漏報致歉. 當納沙在橫過呂宋期間, 黃家香港天文台果斷地發出了 gale watch, 並指出由於納沙環流較大, 只要路徑稍有偏差就仍有機會吹烈風. 當時"心裏有數", 大致以 300 公里為臨界點, 看衛星, 怎看也不可能比黑格比大吧.... 人算不如天算.

後來半天至一天, 納沙的移動路徑並未出現偏差甚至比預測略為偏西, 所以並沒有再跟進, 意義上亦即取消了 gale watch.

唯一可以賴的, 是由於連不上互聯網, 黃家香港天文台在發出 gale watch 之後, 只是以"懷舊追風模式"運作 -- 1878200 + 收音機, 只能知道納沙的位置, 連最基本的衛星雲圖也沒有看, 並未清楚納沙在進入南海後的發展(其實是不斷加強, 只不過主要反映在外圍風場上), 亦不知道各區在三號風球發出前後的"起風"情況.

官方實際上亦是漏報, 直至午夜時份不少站已"爆錶"才露出一點蛛絲馬跡.

對於發風球這比較簡單的事情, 出錯是比較讓人難受的. 在路徑這樣穩定下, 錯誤是可以避免的, 只是大家都太受過往的數據所影響. 今次亦進一步說明, 對於發風球, 看那些豬腰或統計, 在現今科技下其實已相當 out.

可能是百年一遇, 史無前例的一次, 追風界人士定必都上了寶貴的一課.

申請香港天文台職位

民間氣象界人士有志成為全職專業氣象界一分子, 香港天文台是一個很好的選擇. 我也曾申請香港天文台職位:

面試結果如何? 對不起, 沒有面試結果. 神推鬼撞下, 那天連天文台也不幸地被我放了飛機... 不, 估計應有打電話通知不去面試的.

最近幾天看了一些網上氣象資料, 重投專業氣象界的念頭又死灰復燃... 只是目前黃家香港天文台的工作仍在開始階段, 起碼要兩三年後才上軌道, 分身不下. 這些工作, 可能再做二三十年也難有理想成果. 但我可以告訢大家, 只要情況許可, 我一定會回來, 希望可以在氣象會議和期刊再見.

冬季風指數預報(九月版)

先作一則更正. 9 月 4 日 "東亞冬季風指數一覽"說偏北風強度和溫度沒有很高相關, 是錯的. 如果看的是相同的區域, 例如只看某一站, 相關是很高的, 北風越大, 天氣越冷. 之前出錯應該是看了不同的區域.

喜事一不離二, 今日發佈第一個黃家香港天文台的季度氣候預測. 先定義冬季風指數. 參考了過去各指數後, 並集中考慮華南沿岸區域, 決定將冬季風指數 (WMI) 定義為:

北緯 15-22.5 度, 東經 108-120 度, 十二月至二月的平均北風 (10 米高度)

以下機率預測是基於 9 月 NCEP CFSV2 的結果(實際上是 8 月 9 日至 8 月 19 日). 分級則是基於 1980 年(1979 年12 月至 1980 年 2 月) 年至 2011 年 32 個冬天的數據. 預測北風強度偏弱或正常:

注意由於先前毫無經驗, 目前仍擔心過程中有否出錯. 參考時請小心, 後果自負. 原理上每月下旬都有可能會更新預測

下一個任務就是冬季香港附近的溫度, 如順利的話未來數天就可出爐. 之後就會是明年第一季(一至三月)香港附近地區的雨量. 還要準備驗證這些預測, 工作其實可以很忙碌.

祝賀黃家香港天文台成功

恭喜恭喜! 自八月下旬黃家香港天文台驗證各模式颱風路徑預測並測試自行研發的權重方案後, 風季進入活躍期, 目前仍有持續之勢. 各模式預測約一周後可能有熱帶氣旋進入南海, 正值九月底, 氣候上來說難排除打大風的可能.

整個月幾乎沒停過手(事實上目前很難完全自動化), 也算是有點回報. 隨著歐中三線(24, 48, 72 小時預測)報捷, 黃家香港天文台的權重方案在三線上都點數擊敗相同權重方案. 結果如下:

一些觀點:

* 雖然一兩年來模式都有更新, 但三線排名和 09 年全年結果不變, 依次為 EC, GFS, JMA, UK

* 歐中和兩個集合平均方案不是差很遠, 24 小時誤差歐中更比集合平均低

* 黃家香港天文台集合權重方案與相同權重方案比較, 平均誤差分別低 4.5, 4.0 和 1.9 %. 注意 72 小時只得 14W, 15W 和 18W 的數據, 估計稍後取樣較多後, 百分比會下調.

個人目標為三線都比相同權重方案低 5%. 數字上雖不是很大, 但能精益求精地擊敗己頗為準確的相同權重方案, 已是難能可貴. 即使模式多了某一種遙感數據, 也未必能將誤差減低 5%, 現在只簡單的從計算上著手就有如此效果, 算是超值了吧.

民間數值天氣預報可行嗎?

只需有一部(兩部更好)運行 linux 的 quadcore 就足夠快, 最大問題是要電腦長開(電費問題, 電腦耗損), 但應該不少人都可以負擔得起.

還有資料來源的部分. 目前歐中只提供了非常有限資料場, 但美國 GFS, 日本 GSM 等都有足夠資料用作運行 WRF 模式. 而 GFS 模式比 JGSM 的輸出時間比較及時. 有以下兩個方案可以採用:

1) 以最新 GFS 模式輸出作為初始/邊界場. 以 00Z 時次為例, GFS 72 小時結果可於約 4 小時後取得. 由於目前 GFS 提供的資料已經有較高分辨率 (0.5 度), 所以無須再額外做客觀資料同化.

2) 以 12 小時前的 JGSM 作為初始/邊界場. 由於初始場並沒有最新時次的資料, 所以必定要有客觀資料同化步驟. 近年 WRF 的三維和四維變分方法已開發成熟, 而美國方面亦提供了已處理好的數據(包括傳統的如探空, 與及各衛星資料).

1) 和 2) 比較, 1) 應比較好. 一來 JGSM 在三幾天預測的準確度未必比 GFS 好多少; 二來即使 2) 經過了較先進的三維/四維變分同化, 但邊界場仍然是舊的, 三天預測肯定有不少負面影響; 三來如要做資料同化, 在目前科技下如只用探空等傳統數據, 肯定差一大截的. 要等待資料"到齊", 最終只可能比 1) 省了一兩小時, 完全離補不了舊邊界值的問題. 四來變分同化方法還需要處理過去的誤差, 而且資料來源也很多, 民間要投放的資源相對地大.

以上有些可能只是一知半解, 還望高人指教. 但如你有這個條件(即有一部 quadcore 可以長開), 我亦樂意傳授操作技術.

氣候工程 (climate engineering)

最近看了一篇文章才注意到"氣候工程"這個名詞:

Modification of cirrus clouds to reduce global warming (2009)

要減少全球暖化可能帶來的災害, 相信沒人會懷疑絕對有效的方法是減少碳排放量. 除了這個可能有點消極的方法外, 人們都不斷嘗試從其他方向解決問題. 這篇文章所提議的就是要減低較高高度的卷雲量, 讓熱能更有效地釋放到太空.

一些氣候模擬顯示, 卷雲冰粒的下降速度越大, 卷雲量就越少. 而下降速度就和冰粒的大小相關, 受到結冰過程所控制. 作者的理論基礎就是要注入 heterogeneous ice nuclei, 令更大的冰粒形成.

實施方面, 作者指出 Bismuth tri-iodide 可以用作冰晶核, 其價錢只是 silver iodide (常用作人工降雨) 的十二分之一. 而民航客機可以是其載具. 不過, 作者亦提到這方法有沒有長遠影響很成疑, 當實驗結束後, 地球氣候可能於數月內便回復正常.

東亞冬季風指數一覽

季風研究時常都涉及一些定義問題. 以南海夏季風為例, 怎樣定義季風的強弱和爆發, 看風還是看雨(or both), 聚焦在哪個區域, 一直以來都沒有單一和統一的方法.

冬季風基本上少了下雨的問題, 但對於定義季風指數仍然也是眾說紛紜. 2010 年發表的一篇文章 How well do existing indices measure the strength of the East Asian Winter monsoon 就比較了各東亞冬季風指數和 ENSO 及 AO 的關係:

從上圖可以看到, 從 97 年到 09 年間, 各研究至少提出了 18 個不同指數來描述東亞冬季風強度. 再 google 一下, 不難發現最近仍有人提出不同的指數.

從上表可以看到, 指數主要分為三大類, 第一類是近地面風, 尤以南/北風為主; 第二類是用氣壓梯度; 還有的是用 500 東亞大槽的強弱.

這些指數當中, 北風的一類與 ENSO 關係最為明顯, 以第一個指數為例, 北緯 10 至 30 度, 東經 115 至 130 度區域內的 1000 hPA 北風與 Nino 3 區水溫有很強的負相關, 這和我們常聽說的厄爾尼諾(拉尼娜)為暖(冷)冬似乎一致.

說似乎一點也不過份. 看了一些資料, 顯示冬季(12 至 2 月)的平均氣溫和同期的北風強弱並沒有很明顯的相關, 和 ENSO 也沒有. 即是說, 我們說厄爾尼諾年冬天北風弱沒問題, 但說厄爾尼諾年為暖冬就要小心了.

去年年初網誌上曾看過研究, 指出 AO 和西伯利亞高壓與及溫度都有顯著相關 http://hkmet.blogspot.com/2010/01/ao.html . 上表顯示北風指數和 AO 近乎零相關, 亦可能反映了強北風未必表示溫度較低(整季平均而言).

Reply to Simone in WXHK

thanks reminding me that the number of radiosonde observations is fewer at 12Z than at 00Z. That's a plausible reason that the 00Z runs are more accurate. However, that couldn't be an explanation for the presence of TC in the 00 run but absence in the 12Z run yesterday (In fact there was also a TC just off Luzon in the previous 12Z run).

In principle, the smaller the lead time, the more accurate the EC forecasts. So when the target time is the same, the 10 day forecast issued yesterday at 00Z shouldn't be as accurate as the 9.5 day forecast issued at 12Z yesterday.