如何判斷會有大雨?

低壓槽、雷暴是大氣不穩定的結果,如何判斷大氣是否穩定?

雲是大氣不穩定,空氣上升冷卻的結果。空氣上升越急,上升的距離越長,雲的發展越旺盛,最後形成積雨雲、雷暴、冰雹和大雨。相反,大氣穩定的時候,空氣無法上升,雲不能形成,天空一片蔚藍,是戶外活動的好時光。

大氣溫度隨高度而變化。當空氣上升時,由於壓力減少,空氣膨脹,體積增大,因此溫度下降,我們稱為絕熱冷卻,當中沒有涉及任何熱量交換。接近地面的絕熱冷卻速率約為0.98度/100米,即每上升100米,溫度約下降0.98度,這速率稱為乾絕熱遞減率(dry adiabatic lapse rate,簡稱DALR),解釋為何昂坪、山頂等高感覺較地面涼快。大帽山高957米,可以想像溫度比地面約低9度。

當空氣上升至某個高度,水汽開始飽和凝結,釋放熱量,溫度下降速率將會減慢至平均0.55度/100米,這個速率稱為濕絕熱遞減率(saturated adiabatic lapse rate,簡稱SALR),直至到達10公里以上之對流層頂。

空氣密度隨溫度而變化,溫度較高,密度較低,因此暖空氣上升,冷空氣下沉,而冷與暖是相對的。假設有一氣團由地面開始上升,溫度根據DALR及SALR變化,再跟環境溫度比較。假如氣團溫度較環境為高,氣團繼續上升;假如氣團溫度較環境為低,氣團向下沉;假如氣團溫度跟環境相同,氣團停留不動。

天文台每日定時放出探空氣球,量度不同高度的環境溫度、露點、氣壓及風資料。利用這些資料繪畫天氣圖,就可以了解大氣是否穩定。當環境溫度下降速率比DALR還要快,大氣處於絕對不穩定狀況,雲的發展將一發不可收拾(因為氣團溫度永遠較環境為高,氣團一直上升);當環境溫度下降的速率比SALR還要慢,大氣處於絕對穩定狀況(因為氣團溫度永遠較環境為低,氣團無法上升);在兩者之間就是條件性不穩定狀況。

香港大部分時間都處於條件性不穩定的狀況。圖為2013年4月8日早上8時香港上空的溫度(右邊粗黑線)、露點(左邊粗黑線)及風向風速分佈。利用這些資料可以計算一系列指數,從而評估大氣的穩定性。


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