【天氣預報】天文台用咩監測雷暴大雨?一文看懂雷達發展及運作

最後更新日期:

(原文取自天文台網頁,大小標題、引言及內文,經過香港01編輯修訂)

RADAR(雷達)一詞是Radio Detection And Ranging的縮寫,意思是以無線電波探測及測距。雷達發明於二次世界大戰前夕,最初用於軍事上。其後雷達應用涵蓋多個領域,其中一項重要的用途是天氣監察。透過探測大氣中的雨點,天氣雷達能非常有效地監察在香港出現的惡劣天氣,例如熱帶氣旋、雷暴和大雨。

天氣雷達的工作原理: 

雷達不停發出微波脈沖,經大氣中的雨點反射,通過量度這些反射回來的訊號,就能探測到大氣中的降雨。一般來說,反射回來的訊號愈強,雨勢就愈大。至於雨區與雷達之間的距離,則可利用微波往返雨區所需的時間而計算出來。

近年來多普勒天氣雷達愈趨普及,它能夠量度雨點移近(或遠離)雷達的速度。多普勒原理可利用救護車響號的聲調轉變來解釋:當救護車走近時,聲調會升高;遠離時,聲調會降低。換句話說,救護車移近得愈快,聲調愈高。多普勒雷達利用同一原理:雨點移近雷達的速度愈快,反射回來的微波頻率(即聲調)就愈高(圖1)。透過這個頻率轉變,可導出雨點移近雷達的速度,從而替乘載這些雨點的風力提供了很好的估算。

圖1:多普勒天氣雷達的工作原理(香港天文台提供)

香港天氣雷達:

香港天文台早於1959年在大老山安裝了首台天氣雷達。當時的雷達為Decca 41型,雨區是透過單色陰極射線管顯示出來。1966年,在首台雷達毗鄰添置了一台Plessey 43S型雷達。這台雷達除了可對大氣作垂直和水平的掃描外,還配備有電子儀器為回波的強度作不同特定灰度的遞減,並在陰極射線管顯示出來,使預報員能估計降雨的強度及垂直範圍。

1983年,天文台安裝了第一台配備電腦的雷達來替換Decca雷達。這雷達能將降雨的強弱,以不同的顏色顯示在雷達圖像上,讓預報員能更易於使用。除了對大氣作立體掃描外,這雷達還有其他產品,如雷達圖像動畫和利用外推法得出的雷達預報圖像。這些功能使預報員能更有效地監測雨區的移動和發展。(這台雷達已在2000年退役。)

天文台於1994年設置第一台多普勒天氣雷達(圖2a)以替換Plessey雷達。這台多普勒雷達不單能夠量度降雨的大小,也提供了雨區移動速度的有用資料。當熱帶氣旋出現在雷達監察範圍內時,這些資料對熱帶氣旋風力的估算發揮了重大作用。

圖2:香港的天氣雷達及其所在地點(香港天文台提供)

1998年,天文台在位於赤鱲角新機場東北面約12公里的大欖涌,添置了一台機場多普勒天氣雷達(TDWR)。這台雷達(圖2b)專門探測機場附近出現的惡劣天氣,並就對流性風暴引起的微下擊暴流和風切變(圖3)作出預警,以確保在這種天氣情況下航機升降的安全。

1999年,天文台在大帽山添置了一台多普勒天氣雷達(圖2c),這標誌着香港天氣雷達史上另一個里程碑。這台雷達配備了大型天線(直徑約8.5米)及高穩定度的發射器,矗立於全港最高的山上掃描大氣。雷達搜集到的高分辨率數據,令預報員更清楚地掌握風暴結構,有助及時發出惡劣天氣的預警。

由於受地形和附近建築物的阻擋,或為避免與其他雷達產生互相干擾,單一雷達的覆蓋範圍在一些區域會受到限制。大帽山和大老山多普勒天氣雷達的結合使用,能夠綜合兩台雷達數據的雷達圖片(圖4),這在惡劣天氣下是特別有用的。此外,結合兩台雷達的多普勒風數據,更能算出香港附近的三維風場(圖5)。

為公眾及特別用戶提供的雷達資料

無論是每日的電視天氣節目或是在惡劣天氣下舉行的特別簡報會上,天文台的專業人員不時會利用雷達圖像介紹天氣情況。此外,天文台亦有向航空界發放雷達圖像,供他們計劃航線和航班運作上使用。另一方面,公眾可從天文台的網頁上(網址:http://www.weather.gov.hk/wxinfo/radars/radarc.htm)看到定時更新的雷達圖像。

圖6:雷達圖像為2003年5月5日早上天文台雷達所觀測到的情況。圖像顯示一道大雨帶正影響香港及華南沿岸部份地區。當時紅色暴雨警告信號正在生效。(香港天文台提供)

原文:香港天氣雷達觀測

作者:香港天文台



X
X
請使用下列任何一種瀏覽器瀏覽以達至最佳的用戶體驗:Google Chrome、Mozilla Firefox、Internet Explorer、Microsoft Edge 或Safari。為避免使用網頁時發生問題,請確保你的網頁瀏覽器已更新至最新版本。