浅谈香港的暴雨产生机制

黎宏骏、杨汉贤

2020年9月

踏入雨季，对于滂沱大雨的景象，香港人都不会陌生。视乎大雨的程度，天文台不时需要发出暴雨警告及其他与暴雨相关的警告。但大家又知不知道为什么有些暴雨会较其他暴雨来的特别大、特别持久呢？让我们一起看看有利暴雨发展的天气形势以及触发暴雨的一些机制。

图一有利暴雨发展的天气形势及其触发机制在大气各层^[1]的配置。

触发暴雨的其中一个主要机制是大气中有强对流活动，即如图一灰色线所示，由近地面或低层出现向上冲往高层的上升气流。若配合不稳定的大气结构（即下热上冷）及低层充沛的水汽输送，就会出现降雨。简单来说，若热力及水汽条件充足，对流活动愈强烈、愈持久，地面录得的雨量便愈多。在春夏季节，华南沿岸包括香港的大气热力和水汽条件配合大雨发展并不难。在这前提下，并简化讨论，下文只集中说明动力学上有利强对流发展的天气形势。

图二高空扰动对大气环流的影响。蓝色曲线代表西风带的流线，其向南的大幅波动称为西风槽，而红色虚线标示槽轴的位置。槽轴前（以东）的风速较高，气流不稳定甚至会形成急流，有利该区下方空气向上抬升。至于槽轴后（以西）的区域，一般会出现下沉气流。

近地面或低层气流的汇聚（即辐合^[2]）可强迫气流抬升。至于这些被「迫」上升的气流可上冲至多高，往往取决于中、高层有没有支持机制。高空扰动^[3]（指大气中至高层，气流在近水平方向大幅度的波动）是其一，高空辐散（即高层气流扩散）是其二。若以流线描绘，扰动气流就像波浪般传递，而波动前的气流会抬升，波后的气流会下沉（图二）。由于大气是连续流体，当高层气流在某空域出现向四周扩散现象时，会对该下方产生向上抽吸作用，以填补因高空辐散而「流失」的空气。如图一所示，近地面或低层因辐合而被「迫」抬升的空气，若能配合中层扰动，并加上高空辐散，便可往向上爬升至大气顶层，形成对流。如果这些有利的大气形势持续一段长时间，上升气流会愈来愈强，支持暴雨发展。

	天气形势 / 触发机制	例子
高层（约6000米以上）	高空辐散 — 愈强烈愈有利抽吸作用，有助下方空气上升至大气层顶部	♦高空反气旋轴线附近 ♦高空西风槽轴南端（图三）
中层（约2000米至6000米）	高空扰动 — 波动前的抬升气流有利对流发展；若出现急流，会加剧气流不稳定性	♦南支西风槽及其槽轴前沿的西南急流（图四）
低层（地表至2000米左右）	低层辐合^[3] — 空气连水汽因汇聚而被迫抬升	♦梅雨槽^[4]，或活跃低压槽^[5]（图五） — 槽上南北气流汇聚的地方称为辐合区，一般呈线状（图六） ♦台风的环流 — 其气流以逆时针方向转动并往风眼方向汇聚，辐合区呈螺旋线状（图七）
其他条件（假设成立)	水气输送 — 源源不绝大气不稳定 — 低层或地面较暖或热，高空较冷	♦西南季候风^[6]（图八） ♦高温天气（图九）

在秋冬季较凉较干的日子里，以上的大气条件和触发机制往往难以同时出现和配合，广泛而持续的暴雨因而显著较少。话虽如此，这并不表示秋冬季没有暴雨。此外，在初秋微风的日子里，因海风汇聚配合高温天气而形成的局部地区骤雨及雷暴，其雨势和影响也是不能低估的^[7]。无论如何，随著气候变化，香港的寒冷日子会愈来愈少，近年在冬季一月、二月份亦曾发出过暴雨警告，大家对暴雨的防范意识绝不能松懈啊!

图三二零二零年六月六日早上八时，高空约12000米的流线及辐散分析。在香港及附近的空域，黑色箭嘴显示气流大致向三个方向扩散，橙红色代表辐散程度较强。当日上午，天文台曾发出黑色暴雨警告信号。

图四二零一六年一月五日早上八时，高空约5000米的流线分析及卫星云图。红色虚线代表南支西风槽的槽轴，槽前大范围出现扰动气流（往往风速大，风向有摇摆；黑色风羽符号中，愈多羽毛或出现三角型，代表风速愈高），令该区大气变得不稳定，出现对流云团（白色光亮部分）；相反，槽后出现广宽晴空区。当日下午，天文台曾发出黄色暴雨警告信号。

图五二零二零年六月七日地面天气图显示一道梅雨槽在广东沿岸徘徊。当日上午，天文台曾发出红色暴雨警告信号。

图六二零二零年六月六日早上二时三十分，香港各自动气象站录得的风向和风速。红色虚线标示南、北风辐合线的位置^[8]。当日上午，天文台曾发出黑色暴雨警告信号。

图七二零二零年八月十九日台风海高斯的雷达图片。追踪黄色的降雨区域（其中三段以黑色虚线标示）可见，海高斯较强、较接近风眼的雨带皆呈螺旋状，意味著其相关的风场辐合区亦呈螺旋线状，并且向风眼方向靠拢。当日上午，天文台曾发出黄色暴雨警告信号。

图八活跃的西南季候风在二零二零年五月三十日为中南半岛、南海北部、华南以至华东广泛地区带来潮湿的气流（蓝色衬底的流线），而广东沿岸有大骤雨及雷暴。当日上午，天文台曾发出红色暴雨警告信号。

图九在二零一八年九月五日的雷达图片显示因高温天气而触发的对流活动，曾在当天下午短暂为香港东部地区带来雷雨，西贡区录得超过30毫米雨量。在雷雨发生前，各区风势轻微，气温曾普遍上升至超过33度。

参考：
[1] 世界气象组织：云的定义
[2] 辐合和辐散
[3] 高空扰动；甚么是高空扰动？
[4] 梅雨
[5] 低压槽；雨季来临
[6] 西南季候风的爆发：雾季的终结及雨季的开始
[7] 微风中的骤雨
[8] 一触即发的大气「火药库」