Sandy 的結構

西北太平洋一片寧靜之際(預測下周有野橫過南海中部), 美國東北岸登陸的 Sandy 可算為風迷帶來一點生氣, 也是時候更新網誌了.

看了一些分析和文件後, 暫未看到 Sandy 的結構有何特殊之處, 反而溫帶氣旋轉回偏西登陸東岸可能比較罕有. 這或許和東面的阻塞現象有關: Rex Block, ECMWF

從歐中網站下載了一些資料, 看看 Sandy 的結構和轉變:

高度場顯示在登陸前的十二小時, 各層上的氣旋都加深了, 在中上層(200 至 500 毫巴)似乎和西北面的槽混合. 登陸後和熱帶氣旋一樣, 中心填塞消散(圖略).

風場亦顯示氣旋加深及和槽的混合. 例如在 500 毫巴, 三十日零時的環流中心明顯較十二小時前清晰, 最大風速亦較高. 在低層 850 百帕也隱約看到環流整合, 最大風速雖然下跌, 但風圈擴大了, 整體上還是稍為加深.

值得一提是 warm seclusion 現象, 即當溫帶氣旋發展到最後階段時, 低層中心附近被冷空氣包圍, 相對來說是暖的. 翻了一些文件, 才發現自己對溫帶氣旋的認識仍停留在上世紀初挪威學派 Bjerknes 的模型. Bjerknes 的模型雖然在任何氣象學教材上還會提及, 但原來早於 1990 年已有更準確的 Shapiro-Keyser 模型. Bjerknes 模型雖也有 warm seclusion 這現象, 但和 Shapiro-Keyser 模型還是有較大分別.

溫度場可看到低層冷空氣約在登陸前十二小時入侵氣旋中心. 在 925 和 850 百帕上, 二十九日十二時仍可看到氣旋上空的暖中心, 三十日零時則不見了. 再早一點(從二十五日開始, 圖略)可看到低層暖中心逐步減弱, 因此歐中分析圖上似乎看不到明顯的 warm seclusion.

最後送上位渦圖(這圖是等位溫面, 高度約在 300 毫巴), 可很清楚地看到氣旋和槽的混合, 並開始出現在登陸前十二小時:

是藤原效應還是赤道反氣旋?

接近三個月, 連十號風球也沒更新, 一方面當然是沒特別事可做, 另一方面也是先前的季度預測頗為準確, 一時有點嬌傲怠惰(笑). 當然筆者明白先前做的預測都是頗為容易的.

今日再寫是為了一點爭議. 事源目前南海西太出現了兩個熱帶氣旋天秤和布拉萬, 由於距離頗為接近, 有氣象機構和傳媒都以雙颱風效應來描述兩颱風之間的互動, 包括天秤目前的滯留和稍後轉向偏東北方向遠離香港.

按照過往的研究, 當兩股熱帶氣旋距離較接近(如不足 1000 km), 則兩颱風之間可能出現互旋轉, 這又稱藤原效應. 但較遠的時候仍可以出現互動, 東面的熱帶氣旋可以影響西面熱帶氣旋西北面的副熱帶高壓, 亦可能令南面的赤道反氣旋加強西伸, 間接引導西面的熱帶氣旋. 今次氣象單位/網友的爭議在於究竟是兩熱帶氣旋的直接互旋, 還是間接地通過赤道反氣旋引導天秤東移.

看圖不說話, 以下是 NCEP GFS 今早的 00, 24, 48 小時預測. 所有流場都是 850 至 400 百帕的平均.

風速(米/秒)顯示了天秤的移動和危險半圓現象有很直接的關係:

接著是駛流圖. 可以看到將天秤移走後, 駛流場的方向都和天秤的移動路徑相約, 00 時流場從北到南, 強度偏弱(肉眼看約兩米秒), 西北面的高壓和布拉萬都可能帶來偏北風. 24 小時後駛流轉為西風, 是布拉萬還是赤道反氣旋影響則難說. 48 小時駛流轉為西南風.

再進一步看將布拉萬也移走後的駛流場, 和上面三圖比對. 00 時, 西太副高重現(笑), 駛流為東南偏南. 即是說, 假如沒有布拉萬的直接引導, 天秤目前可能向西北偏北移動. 24 和 48 小時南海北部的駛流場仍是偏南風為主

以上結果顯示主要是藤原效應導致天稱滯留和之後東移.

不日再見.

瑪娃後的西南季風

瑪娃可能標記著今年西北太平洋的季風爆發, 雖然對香港的天氣不會有明顯的影響, 但預報顯示瑪娃可能激發西南季候風, GFS 集合預報顯示未來十至十五天菲律賓附近一帶都是低壓帶, 以下的十三天預測(6月15日早上8時)亦顯示香港附近有一些疑似熱帶氣旋:

註: GFS(及其他模式)集合預報將於不久將來加入網頁 http://www.wohk.org/mrf.php

今年風季看點

時代科技進步, 互聯網當道, 保護主義很難再有市場. 十年前, 官方氣象機構人員公然在網上討論相關內部訊息可能會被"照肺", 今時今日, 市民從各方面獲得的資訊比官方提供的多很多倍, 當大家談論兩三天後有多大可能八號風球的同時, 如官方仍然是"稍後可能需要考慮發出一號戒備信號", 則早晚會被市民遺棄.

說回正題. 今年香港風季有何看點? 個人認為要留意的可以包括: 1) 這兩年美國 GFS 模式有較重要的更新, 需然初步資料顯示仍難挑戰 EC(路徑預測上), 但其二哥位置可能會更穩. 2) 去年開始黃家香港天文台提供印度 OceanSat-2 衛星掃瞄風場(http://www.wohk.org/oceansat.php), 今年兩個專業網站(NRL, KNMI)亦開始發放相關圖像. 另外中國海洋二號衛星亦已於今年運作(http://www.nsoas.gov.cn), 只是目前數據仍未向公眾公開, 但不可排除大陸一些官方或准官方機構有"泄密"的可能. 3) 按先前的報導, 今年香港天文台會常規地派飛機監察颱風, 雖然還是在較初步的階段, 但仍需留意有沒有即時資料發放.

黃家香港天文台面臨的挑戰亦很大, 除了要進行試驗性氣候預測之外, 網站方面亦要繼續更新. 剛剛更新了全球模式的網頁(http://www.wohk.org/mrf.php), 目前已包括了全球各地(中,英,美,加,澳,日)主要的八個氣象模式, 如網友有更進一步的資訊(如韓,台,印,法,德), 務必請與本人聯絡.

QBO與影響香港的熱帶氣旋

很久沒有看學術文章, 今天看到高登討論區有人提起 QBO 對香港風季的影響, 目前正好開始"香港四百"的預測, 因此不得不看看當中虛實.

QBO 對熱帶氣旋的影響, 於八十年代中在北大西洋那邊進行了研究. 西北太平洋方面也有 QBO 研究, 但其影響相對於在北大西洋小. 而且, QBO 並沒有被列為預測整個盤地熱帶氣旋數目的因子(城大), 亦不是預測登陸數目的因子, 因此其可用性比較存疑.

印象中反而是天文台可能有考慮 QBO 為因子, 但今年天文台預測進入 500 範圍的熱帶氣旋為正常至偏多, 和年初拉尼娜現象一致, 未見有何特別. (估計天文台仍有採用統計方法)

搜一搜 google, 找到一篇 09 年的文章 "Influence of stratospheric quasi-biennial oscillation on tropical cyclone tracks in the western North Pacific". 作者主要探討在 QBO 不同位相時, 熱帶氣旋活動的區域有否不同.

摘要節錄:

"The number of TCs approaching the East China Sea is large during the westerly phase of the QBO; however, during the easterly phase, the number of TCs approaching the eastern offshore of Japan is large. This difference in the TC tracks is found to be related to the background flow change associated with the QBO. However, the total number of TC events over the WNP and the sum of the number of TCs approaching the aforementioned two regions appear to be unrelated to the QBO phases."

就是說 QBO 位相對於 6-10 月整個西北太平洋的熱帶氣旋數目沒有明顯影響, 但位置上可以出現分別, QBO 西位相時, 東海地區較多; 東位相時, 日本以東較多. 具體情況如下:

西位相時(上圖), 最大中心約在硫球群島附近; 東位相時(中圖), 最大中心剛好在呂宋東北方. 最關鍵的是兩者的偏差(下圖), 陰影的地方, 正正是摘要指出不同位相時的分別.

可惜的是, 在香港附近, 並沒有很明確的證據顯示西位相比東位相容易有熱帶氣旋影響.

以上是全年(6-10 月)的結果, 也沒有細分在不同 ENSO 位相時的分別. 究竟 QBO 會否只影響季初, 即夏季風爆發期間的情形, 則不得而知, 要進一步深入調查才可以.

距離香港四百公里

目前兩個正在進行的季度預測當中, 較困難的華南四至六月雨量能否達標審慎樂觀, 五至八月的熱帶氣旋形成數目則似乎稍稍落後了. 今年季風爆發區域的情況看似有點異常.

回到香港附近, 每年至為風迷關心的是有多少個熱帶氣旋影響(更偏激的是有多少個十號). 這一兩年間, 天文台開始預測每月進入香港 500 公里範圍的熱帶氣旋數目. 黃家香港天文台當然也不甘落後, 最近開始了較前期的工作, 目前預測目標為 5 至 8 月進入香港 400 公里範圍內的熱帶氣旋.

如預測西北太平洋形成數目一樣, 黃家香港天文台選用了中國 CMA 的最佳路徑資料, 對於在香港附近的熱帶氣旋, CMA 的資料應最為合適. 選取預報量方面則多了一些考慮. 除了是熱帶氣旋的數目外(NUMBER), 還考慮了另外三個指標, 分別是熱帶氣旋的時數(HOURS), 累積動能(ACE), 與及黃家香港天文台的一個指數(WOHK).

以下是該四個指標在 1979-2010 年的走勢(還可注意四個指數均呈下跌之勢):

個數:

時數:

動能:

WOHK:

四個指標究竟哪個較好? 個數(NUM)雖然為最常用亦最為市民接受, 但顯然缺點最多, 包括弱和強的熱帶氣旋會佔相同比重, 逗留較短和較長時間的熱帶氣旋也會佔相同比重. 時數(HOURS)解決了後者但仍解決不了前者. ACE 方面則考慮了逗留時數和熱帶氣旋的強度, 而 WOHK 除了考慮了時數, 亦間接考慮了熱帶氣旋的強度和風圈大小.

以上的四個數列也反映了上述的一些分別. 如以個數計, 則 1980 年共有 7 個熱帶氣旋, 為 32 年之冠. 翻查資料, 其中 3 個均為沒有命名的弱熱帶氣旋. 如以時數(HOURS)做指標, 則 1980 年並不怎麼樣, 反而是 1985 年一支獨秀, 當年除了哈爾(Hal)擾攘了一斷時間, 另外還有 4 個沒有命名的弱熱帶氣旋. 用 ACE 則將 80 年 NUM 和 85 年 HOURS 的峰值拉了下來, 86 年變了最高(當時有 PEGGY/WAYNE). 黃家香港天文台的指數, 則以 85 年和新風迷最熟悉的 99 年為最高兩年.

四指數的線性相關:

結果顯示黃家香港天文台的 WOHK 指數(看最後一排)較好地綜合了其他三指數, 與時數最為接近. 如將各指數和年初厄爾尼諾水溫做線性相關分析, 則顯示 WOHK 相關系數最高, 即亦可能在物理上最具意義.

試驗性西北太平洋熱帶氣旋數目預測(五至八月)

過往的研究表明, 西北太平洋(包括南海)每年的熱帶氣旋活動和數目受年初的 ENSO 現象影響. 但由於熱帶氣旋的生成帶有隨機性, 加上近年全球氣候變化加劇, 要準確預測每年的熱帶氣旋數目仍有困難.

首先是數據問題. 近年有研究指出各預報中心(JTWC, JMA, CMA, HKO)的熱帶氣旋數據(包括數目, 強度)有一些分歧. 黃家香港天文台選用了 CMA 的最佳路徑資料作出預測: http://www.wohk.org/CMACOUNT.xls

79至11年間, 1至4月的平均形成個數為 1.8 個, 和全年的約 30 個比較, 可以忽略. 由於年初 ENSO 現象主要影響上半年, 對風季尾段的影響成疑, 因此, 在資料分析的時候, 將五至八月(前半季)和九至十二月(後半季)分開來處理.

前半季平均形成數目 14.5, 標準差 3.8. 後半季平均形成數目 13.4, 標準差 2.5. 前半季相對較大的標準差很可能是受 ENSO 的影響, 其可預測性亦可能較高. 後半季則目前仍未決定是否作出預測.

如做線性相關, 則發現前半季和後半季的系數近乎零, 顯示這樣分開來預測有其合理性.

選了兩個因子, 第一個是年初的信風強度, 另一個是季內(五至八月)的西太副高強度. CFSV2 對西太副高強度有很不錯的準確度.

年際變化和三分線:

預測: