天文台的熱帶氣旋預報系統
天文台的熱帶氣旋預報系統
何俊傑
2022年10月
每當有熱帶氣旋可能對香港構成威脅時,天文台預報員會全日二十四小時密切監察和分析其動向及發展,並評估對本港可能造成的影響。相關的監察和預報工作牽涉大量的氣象數據和預報工具。天文台早在2000年開發一套「熱帶氣旋資訊處理系統」,以地理信息系統技術把相關的資訊整合,並展示在一個信息平台上,支援天氣預報員進行分析和制訂決策。為應付日益繁多的天氣資訊,新一代的「熱帶氣旋資訊處理系統」在2022年正式投入運作。天氣預報員日常會如何利用不同的數據和工具對風暴作出分析和預報呢?本文會為大家簡單介紹一下。
熱帶氣旋分析
要預測熱帶氣旋未來的動向和發展,必須先掌握其最新的位置和強度。由於海洋上的觀測資料嚴重不足,預報員一般會從衛星雲圖或雷達圖像辨認與熱帶氣旋相關的螺旋雲帶或雨帶,從而判斷其中心位置。雖然衛星及雷達資料亦會用來分析熱帶氣旋的強度,但這些資訊始終不及地面或海面上的觀測資料精細。香港天文台除了透過全球電信系統定時接收來自世界各地的觀測資料和船舶報告外,亦與廣東省氣象局及國家海洋局合作,取得自動氣象站的實時觀測資料。這些資料對評估靠近華南沿岸的熱帶氣旋之強度變化及位置十分有幫助。
在「熱帶氣旋資訊處理系統」上,預報員可在數碼地圖上同時顯示上述各種觀測資料,並疊加熱帶氣旋的路徑,以全面地評估風暴的最新發展(圖一)。

圖一 2022年7月1日,熱帶氣旋暹芭靠近華南沿岸時(黑色線段為暹芭的移動路徑),來自地面觀測站和船舶的風向風速觀測資料,以及由衛星數據反演出來的風向風速資料。
熱帶氣旋路徑預報
隨著數值天氣預報技術提升,近年熱帶氣旋路徑預測的準確度整體上有所進步。可是,由於全球各個電腦模式的空間分辨率以及對大氣物理過程的模擬有所不同,再加上天氣系統的演變存有不確定性,不同電腦模式對同一個熱帶氣旋的預報路徑有時會有顯著差異。天文台和區內其他氣象中心一樣,在預測熱帶氣旋路徑時會參考多個電腦模式的產品。
「熱帶氣旋資訊處理系統」會自動收集和處理全球各主要電腦模式的熱帶氣旋路徑預報,以及區內氣象中心的警報報文,並把各模式和氣象中心的風暴預測路徑在地圖上顯示,方便預報員進行比較(圖二)。系統亦支援以加權平均法,計算綜合多個電腦模式的預報路徑,並製成「集成路徑」。預報員會參考此「集成路徑」、其他電腦模式產品(例如路徑概率預報),以及實測資料,製作熱帶氣旋預報路徑,並在天文台網站和手機應用程式發布。

圖二 2022年8月23日全球各大電腦模式對熱帶氣旋馬鞍的預報路徑。當時大部分模式預測馬鞍會移向廣東西部沿岸,但對登陸地點有分岐。預報員會參考「集成路徑」(淺綠色線)以及概率預報(顏色區域;偏紅色表示熱帶氣旋中心經過該處附近的機會較高)製作預報路徑。
本地天氣影響評估
制定預報路徑後,預報員接著便須評估與熱帶氣旋相關的大風會否影響香港和發生的時間,這對決定是否及何時發出熱帶氣旋警告信號相當重要。過去預報員多會參考根據以往影響香港的熱帶氣旋的統計紀錄而製作的預報工具(預報員俗稱的「豬腰」)。不過,這些工具有其局限性,例如未必能反映在熱帶氣旋與其他天氣系統的共同影響下為本港所帶來的大風。因此「熱帶氣旋資訊處理系統」除了提供這些工具外,亦讓預報員疊加各電腦模式的風速預報作額外的參考(圖三)。預報員參考以上資料,再配合之前提及香港與鄰近地方的實測風速數據,便可以更有效估算「起風」的時間。

圖三 2022年7月1日下午熱帶氣旋暹芭的預測路徑(藍色線)。暹芭會在維港有三成機會吹烈風的「豬腰」(紅色曲線)外掠過,表示根據過往紀錄推斷,維港吹烈風的機會較低;而當時電腦模式則預測與暹芭相關的烈風(背景圖層的紅色區域)會影響本港部分地區及珠江口。
除了大風外,因風暴潮引起的海水上漲也是熱帶氣旋襲港時預報員需要關注的重點。「熱帶氣旋資訊處理系統」的另一個功能是提供預報路徑資料給天文台的風暴潮預報系統,計算各區水位的變化。預報員會根據運算結果,向公眾和相關的政府部門發出預警。
總結
熱帶氣旋的分析和預測是一項艱巨的挑戰。預報員除了要緊盯各種觀測資料外,亦要分析不斷更新的電腦模式的預報,再利用預報工具和經驗,評估風暴對香港的影響,適時發出預報和警告。因此,「熱帶氣旋資訊處理系統」是天文台熱帶氣旋業務運作的一個重要工具。隨著氣象觀測和預報數據不斷增加,開發團隊會繼續努力提升系統,以更好地支援預報員。