海上气象浮标之旅

周志坚、林静芝

海洋复盖地球表面约百分之七十，影响全球天气和气候。但在海洋上的观测数据远较陆地少及稀疏，因此在气象观测数据贫乏的海域上增加海洋及气象观测设备，有助监测该区的天气及热带气旋的发展，更可提升预报热带气旋强度的能力，保障区内船舶航行的安全。

漂移浮标是一种常用于海洋观测的设备。它是由气象传感器，如大气压力传感器（气压计）、温度传感器（热敏电阻）、电池电源及用作数据传输的卫星发射器所组成（图 1）。漂移浮标还可用来追踪洋流（通常在离海面15米的深度）。浮标的使用期最长可达一年左右，但由于受到人为破坏、近岸搁浅、电池损耗等各种原因，一般平均只能维持数个月。

图1  漂移浮标的主要组成部分及运作示意图。

香港天文台在2015年6月与一艘香港志愿观测船（HKVOS）合作，在南海投放第一枚漂移浮标，进行气象及海洋观测，自此投放活动一直维持至今。浮标随著洋流漂浮，测量其途经海面上的气压和海面温度。数据透过「铱卫星」每小时传送到天文台，再发送至全球电信传输系统（GTS）。图 2 显示在 HKVOS 船员的协助下于南海北部投放漂移浮标。

图2  香港志愿观测船船员投放漂移浮标。（照片由「东方海外货柜航运有限公司」（OOCL）提供）

在2021年，天文台在南海投放了三枚漂移浮标，在西北太平洋亦投放了两枚（图3）。这些浮标在南海和吕宋海峡横越了广阔的区域（图3）。其中代号为“AMOHK29”的浮标更创下了天文台浮标运作时间超过一年的最长纪录，由吕宋岛以东海面漂浮至接近国际换日线附近。有趣的是，它在日本以南沿著日本暖流（又名「黑潮」）海流漂浮，充分显示此洋流蜿蜒曲折的特点。

图3  2021 年在南海及西北太平洋投放的五枚漂移浮标的轨迹。方框内列出浮标代号的名称及运作时段。红点则表示它们最后报告的位置。

这些浮标在漂流的过程中遇到数个热带气旋。期间所收集的海平面气压和海面温度的实时观测对于监测热带气旋的发展和估算其强度相当有用，尤其是当浮标与热带气旋近距离相遇，例如在 2021 年10 月 13 日上午，浮标在热带气旋圆规中心附近录得海平面气压为 978.6百帕（图4）。气压越低，则表示气旋越强（图5）。

图4  在2021年10月13日02香港时，浮标“AMOHK26”在南海与热带气旋圆规近距离相遇。

图5  浮标“AMOHK26”的海平面气压时间序列，捕捉了2021年多个与热带气旋相关的低气压记录。

在2022年7月上旬，天文台在南海投放了两枚漂移浮标（图 6）。浮标在2022年8月及9月期间于三股热带气旋（木兰、马鞍及奥鹿）横过南海北部时同样地收集了有用的数据，在气旋的环流内捕捉了相关的低气压记录（图7和8）。

图6  与图3相似，但图中显示为2022年投放的两枚漂移浮标的轨迹。

图7  在2022年8月25日05香港时，浮标“AMOHK31”和“AMOHK32”处于南海北部的热带气旋马鞍的环流内。

图8  与图5相似，但显示浮标“AMOHK32” 的记录，在南海北部与其相遇的数个热带气旋相关的低气压数据。

在国际层面上，香港天文台一直参与「世界气象组织」（WMO）和「联合国教科文组织」（UNESCO）「政府间海洋学委员会」（IOC）属下的「国际数据浮标合作小组」（DBCP）的气压表升级计划。 DBCP 组织了一个由世界各地国家气象服务机构运作的数千个漂移浮标网络，并协调使用浮标数据以观测大气和海洋的状况。图 9 显示 2021 年 8 月提供气压测量的漂移浮标的分布情况。

图9  2021年8月提供气压测量的漂移浮标分布。红色圈内的绿点标示香港天文台投放的漂移浮标。（图片由OceanOPS网站提供）

天文台未来会继续在南海及西北太平洋投放漂移浮标，以优化策略进行部署，务求在风季期间提升浮标在沿途监测热带气旋的机会。