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.

南瑪都任務完成

經過一個星期左右日以繼夜的搏鬥(其實可以 batch processing, 只不過工序仍有不少手動部分, 又忍不住要即時看結果), 終於採集了四個模式(EC, GFS, JMA, UK)對南瑪都的路徑預測誤差數據. 總結見下表:

一些要點:

* 今仗歐中應算是失威了, 48 和 72 小時預測都輸給了英國模式. 英國模式是否附碌要用時間來證明.

* 各模式的平均誤差都不大, 比 09 年全年的值為低. 雖然開始幾報誤差很大, 但南瑪都接近呂宋之後的誤差相當低, 而且移動仍緩慢取樣次數多, 最終大大拉低了平均誤差數值.

* 超級集合的作用. 採用相同權重(EQUAL WGT), 24 和 48 小時的誤差都比最佳模式稍低.

* 黃家香港天文台採用的權重(以 2009 年全年數據為基礎)並未能擊敗相同權重. 主要原因是今次英國模式表現最好, 但按照 09 年的數據, 英國模式的權重最低.

預報上較重要的地方, 是要判斷某一報的可信度有幾高. 在本個案, 平均誤差雖低, 但開始幾報的誤差完全不能接受. 目前可從各模式之間的偏差和集合的偏差判斷可信度. 以今次為例, EC 集合和 GFS 集合在開始幾報都清楚顯示路徑存在很大變數, 因此集合預測仍是必定要看的產品.

目前的驗證仍然繼續, 希望有更多熱帶氣旋形成, 明年就可以根據今年採集的數據進行預測.

MJO 對熱帶氣旋生成的影響及其預報

以下主要根據這兩篇文章來作出解讀和討論:

* asymmetric modulation of the western north pacific cyclogenesis by the MJO under ENSO (2011)

* 西太平洋颱風季季內振盪年際變化之模擬 (2007)

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MJO 對熱帶氣旋生成的時間和位置有調節作用, 已是毫無爭議的事實, 相關概念在學術界甚至在民間, 估計至少也有十年. 第一篇文章的重點在於當 ENSO 在不同位相下, MJO 對熱帶氣旋生成的作用並不相同. 結論是: 厄爾尼諾年時, MJO 對熱帶氣旋旋生的調節較大, 拉尼娜年時則較小.

目前為 ENSO 正常年, 即將在太平洋生成的熱帶氣旋亦和 MJO 沒關.

前幾回曾討論目前氣候模式對 ENSO (年際變化的最重要因素)有一定預報能力, 年中時可準確預測未來半年會否發展為厄爾尼諾或拉尼娜. 第二篇文章則是探討氣候模式能否模擬出季節內變化(包括 MJO). 我們這一帶的季風區域, 包括熱帶地區, 過往研究表明有兩個明顯的振動頻率: 30 至 60 天和 10 至 20 天. 文章結果顯示模式能有效模擬出 30 至 60 天振動的空間分佈和強度, 尤其海-氣模式比大氣模式更能描繪振動的移動特徵. 但模式均未能有效模擬降水的 10 至 20 天振動.

美國 CPC 網站目前提供各天氣模式(注意以上說的是氣候模式)的 MJO 預測, 下回將看看準確度如何, 估計心水清的網友早有一點看法吧.

黃家香港天文台更新情況

兩個字: 緩慢

緩慢原因除了懶之外, IT 技能(包括編程)比較低亦影響了工作進度. 例如, 主頁一直想加入一些新聞和各大網站更新情況, 但因為不知從何和怎樣做起, 自覺功率很低之下暫時閣下來. 很多欄目亦尚待發展, 尤其一些即時資料, 如海上浮波數據. (後加: 還有 IPCC 的部分)

有些項目沒有發展純綷因為資源不足夠. 例如熱帶氣旋的集合路徑目前只得歐中, 其實是因為要讓出更多硬盤空間(共只得 2G 而已). 數值預報天氣圖當然亦可以看到 10 天(歐中)或更遠(GFS), 與及更多的變數, 但也是考慮了硬盤和伺服器負荷問題. 畢竟這只是每月少於 100 元的服務, 沒理由將人家處理器用盡.

不能夠排除的, 是這幾個月來熱帶氣旋襲港打亂了發展網站的心情.

有些工作還是在繼續進行的, 例如以 NCEP 第二代氣候模式 CFS2 來預測季度氣候. 估計可於未來一個月發出冬季風(12月至2月)的預測, 包括平均氣溫和冬季風指數強度. 這是目前季度預測比較容易的部分, 未來將會面臨更大的挑戰, 包括明年的季度雨量預測.

發展路向方面其實選擇不多, 主要是提供或優化一些目前官方及其他團體沒有提供的資訊. 其實這已經有很大空間了.

幾則衛星新知

* 海洋二號(HY 2A) 衛星已成功於 8 月 16 日升空. 正是早幾個月前(http://hkmet.blogspot.com/2011/04/blog-post_11.html ) 曾提及的, 載有 scatterometer 可掃描海洋風場的國產衛星. 未來會密切注視相關數據會否公開上網.

* 有常到韓國氣象局網頁瀏覽的網友, 可能早已發現韓國於去年 6 月將 COMS1 同步衛星發射升空. 這表示在我們經度附近運作的氣象同步衛星已增至 4 個 (COMS1, MTSAT2, FY2D, FY2E). COM1 衛星操作上較特別的地方可能是掃描頻率, 網站內顯示全球影像只每三小時一張, 但亞州地區每 15 分鐘便有一張: http://web.kma.go.kr/chn/weather/images/satellite.jsp

* 大運會期間, 已停止業務運作的風雲 2C 衛星"復出"並作加密觀測, 提供深圳地區每 10 分鐘一張的雲圖.