山竹颱風的檢討報告 (2018年10月5日)

山竹颱風，雖然一如預測在掠過呂宋之後減弱，但依然以接近超強颱風的程度來影響香港。造成香港各地受害嚴重。同時，大家也開始把此次的山竹，跟我們近年，以至是香港過去都經歷過並同樣造成重大災害的颱風相提並論。不過，每一個颱風都是一個獨立的案例。山竹帶來巨大影響，成因到底何在？

首先，這個颱風很強。我們在一直的颱風警報之中，一直提醒大家，這個颱風很強。雖然山竹在登陸呂宋之後，強度已由達超級颱風程度，降為強颱風上限至超強颱風下限的程度，（注：在接近香港時確實的強度，有待未來由官方公佈進一步的資料，才可進一步的判定。）但強度依然高於正常影響香港的颱風。所以在其本身核心環流影響下，香港自然嚴重受影響。

其次，這個颱風的結構龐大，強暴風範圍廣闊，以致香港各地都能長時間感受到颱風的威力。同樣是呂宋地形的影響，由於呂宋地形除了有能力令颱風明顥減弱，也會令此颱風核心結構受損，無法維持中心緊密的結構。正常而言，一旦颱風中心結構受損，除了降低颱風強度，也會令核心的強暴風範圍擴大。再加上這個颱風本身在西北太平洋，受西南氣流及副熱帶高氣壓加成之下，已經發展為一個大型颱風。即使進入南海，由於令其龐大的因素依然存在，故其仍然維持大型而且強暴風範圍龐大的結構。受山竹龐大的強暴風範圍影響，香港在9月16日整日至9月17日凌晨持續受烈風或以上程度風力影響，這種具破壞力的風力持續長達超過24小時。結果因為長時間的暴風，造成嚴重破壞也是意料之中。

 山竹最接近時烈風及暴風估計分佈情況。估計山竹當時烈風及暴風半徑範圍分別為400及220公里，範圍相當廣闊。

再者，香港今次有可能不幸受颱風最強風力地區影響。這個颱風，同樣是呂宋地形的影響，在山竹橫過南海時，也出現了雙重風眼牆結構。這個在登陸呂宋之前在雷達觀測已有跡象出現。而香港在16日日間，一直受到山竹的外眼牆影響，持續有颶風及大雨出現。尤其是16日中午前，受外眼牆一條活躍發展的雨帶影響，各地風力達至最大。根據廣東官方天氣微博的資訊，在黃茅洲，今次風力遠不及天鴿的每小時250公里，風力大約每小時160公里左右。而山竹的內眼牆正正掠過當地，但風力連當時估計強度速報值每小時175公里也達不到。故此，如果除去黃茅洲地理因素對風力的影響，我們有理由相信山竹的外眼牆是颱風最強風力地區，而並不是內眼牆。在直接受本次颱風最強風力的外眼牆正面襲擊之下，各地風力自然就極為猛烈。

2018年9月16日上午10時的雷達圖像，山竹此時在香港東南偏南約180公里。山竹外風眼牆的強雨帶正在影響香港。(來源:香港天文台)

 

 山竹影響期間，各地出現最大陣風分佈。塔門數據受颱風影響無法完整紀錄，其數據基於有可靠紀錄期間。(資料來源:香港天文台)

當然，山竹在香港西南掠過並在香港以西登陸，令香港長期處於颱風右半側危險半圓，也是災害嚴重的原因。危險半圓的概念，相信我們不需要多講。由於在整個山竹影響期間，香港一直颱風的危險半圓之中，強風直接從香港東南方灌入香港地區。加上東南風在各地地形阻礙較小，也令香港各地受最強的東南風直擊，損害嚴重。

以下再把山竹跟近年令香港受颶風影響的颱風，進行一些比較。

相對而言，去年的13號颱風天鴿，速度跟山竹差不多，最接近香港時強度也比較接近。但天鴿環流明顯比山竹要來得要小，強暴風範圍也較小。其核心的眼牆並沒有影響到香港的境內，故香港只是南部地區及高地受颶風影響，其他地區以受烈風或暴風影響為主。

山竹及天鴿的風圈範圍比較。天鴿的烈風及暴風範圍在比例上均明顯小於山竹。

而2012年的8號颱風韋森特，其環流比天鴿要來得要大，但不及山竹。韋森特及山竹最接近香港時位置接近，但韋森特的強暴風範圍比山竹要小，颶風只是影響到西南部地區。其他地區也只以受烈風或暴風影響為主。

 韋森特在2012年7月24日上午2時估計風圈範圍。韋森特的十級暴風範圍(50kts或以上)只是影響珠江口南部至台山。相比山竹，其十級暴風範圍影響區域則由汕尾直至陽江一帶(來源:RAMMB)。

再比較1999年的15號颱風約克，雖然跟山竹比較強度較弱，環流大小也不及山竹。但因為移速低，約克的強暴風範圍一直影響，也因而引致廣泛地區長時間持續出現猛烈風力及大雨。這一點跟山竹長時間猛烈風雨現象一樣，但成因不同。

再來到1983年的9號颱風愛倫，山竹跟它都是西北太平洋遠洋而來的颱風，也同樣掠過呂宋減弱，接近時的強度也接近，也算是最為相似的案例。不過愛倫在環流範圍上不如山竹，也因為路徑上掠過香港西南角對出的海域，以致強暴風範圍及強烈東南風一直影響香港。這一點跟山竹是相似，但原因都是不同。

山竹今次帶來廣泛的災害。不論是強風、大雨或風暴潮，都在各地造成嚴重破壞。尤其是潮位而言，風暴潮帶來的淨水位上漲幅度，已經超過1962年的16號颱風溫黛所帶來的風暴潮。如果山竹當以原先預測，以極高強度直接朝香港而來，對香港而言將會是具有毀滅性的危機。同時，南海的環境似乎日趨令超強颱風更為容易出現。請大家吸取今次的經驗，日後切勿輕視超強颱風的威脅。同樣地，也請大家不要相信香港是福地，因為可能只是剛好避過。如有一天，上蒼不再保佑香港，當真要有超強颱風要來，請大家一定要做好預備。

山竹影響期間，各地潮位紀錄。可見因為山竹風暴潮的影響，各地潮位比正常潮位升高2至2.5米。如果山竹在當日午夜最接近香港，或在一週後的中秋節影響香港，各地潮位會更為升高。可能會對香港廣大地區造成難以想像的破壞。(來源:香港天文台)

 

風眼與颱風強度 (2018年9月22日)

在8月21日，我們就跟大家粗略利用19號颱風蘇力的的風眼情況來分析其強度。事實上，颱風的結構是可能令我們大致知道颱風強度。現時各家氣象機構主要使用的德沃夏克分析法，就是運用衛星雲圖來分析颱風的形態，從而估計颱風的強度。不過，德沃夏克分析法系統比較複雜，並非可以讓非氣象界人士所能快速理解的事，所以我今次就只是單純利用風眼，來跟大家討論及分析颱風強度。

資料來源: 台灣中央氣象局

一般而言，在颱風結構內，除了颱風外圍以外，颱風中心也是主要颱風氣流的下沉區。在颱風增強的過程之中，因為上升氣流增強，下沉氣流也會增強，並在中高層大氣形成反氣旋。而當颱風發展至更強的程度，更強下沉氣流會遏制颱風中心對流活動。故強度較強的颱風，就會在中心形成一個颱風眼。

以下講講颱風眼在不同情況下，所反映颱風的情況。

上圖為2008年12號颱風鸚鵡在2008年8月22日上午8時的可見光衛星雲圖，可見其風眼並不被眼牆完全包圍。北半圓眼牆範圍對流明顯較弱。
資料來源: 日本MTSAT-1R衛星

如果一個颱風的颱風眼並不被眼牆完全包圍，說明其結構受乾空氣的入侵而無法維持中心附近的強對流，颱風會逐漸減弱。即便是增強，增強的速度也會較為緩慢。

上圖為2018年19號颱風蘇力在2018年8月22日下午10時的紅外線衛星雲圖，可見其風眼由原先大致圓形轉為不規則。顯示其進入中緯度地區後受不良環境影響，強度有所減弱。
資料來源: 日本向日葵8號衛星


如果一個颱風的颱風眼為不規則圖形，就有兩個情況。第一個情況，如果颱風是在發展期產生不規則颱風眼，則單純是反映其強度弱的情況。第二個情況，如果颱風的颱風眼是由規則轉變為不規則，某程度也就反映颱風下沉氣流減弱，無法維持圓潤的風眼。也表示颱風的強度有減弱趨勢。

上圖為2018年22號颱風山竹在2018年9月12日上午8時的可見光衛星雲圖，可見其風眼已經可以看到海面。
資料來源: 日本向日葵8號衛星

如果一個颱風的風眼在雲圖中清晰而完整，即表示其強度比較強。不過，即使看見一個清晰而完整風眼，也不代表它就是一個超強颱風。通常颱風的風眼在可見光雲圖中，都會有薄雲的存在。這個時候，我們就可以透過薄雲多少去大致對強度作出一個比較。如果中心的薄雲較多，顯示颱風中心下沉氣流較弱，同時強度也比較弱。相反就是表示颱風中心下沉氣流較強，同時強度也比較強。

上圖為2018年20號颱風西馬侖在2018年8月21日下午2時的可見光衛星雲圖，可見其雲捲風眼。
資料來源: 日本向日葵8號衛星
另外，還有一種風眼，技術上我們會叫做雲捲風眼。雲捲風眼的特點在於風眼是由多條颱風本體螺旋雲系所繞捲而成。結構相對比一般颱風的風眼來講較為鬆散，強度也是比較弱。

局部集中豪雨危機 (2018年9月3日)

在上週，香港地區受強烈西南氣流影響，多處出現大雨。其中在8月29日下午至晚間，在新界北及新界西更加發生集中豪雨事件。在元朗東部石崗一帶當日總雨量超過400毫米，北區及元朗東部大範圍超過300毫米。但在同一時間，市區的雨量則只有少於50毫米。

香港的範圍，在氣象預報上來講很小。但很多時間，香港各地的天氣情況是不盡相同。即使是受強烈西南氣流影響，但也不是各地雨量都到達極高水平。結果就令天文台的暴雨警告系統陷入一個相對尷尬的局面。為何會如此?

發佈暴雨特別警報地區，由8月29日下午12時45分至8月30日上午0時45分，每小時45分前一小時的最高雨量紀錄 資料來源:香港天文台實時天氣稿

上圖顯示發佈暴雨特別警報地區，由8月29日下午12時45分至8月30日上午0時45分，每小時45分前一小時的最高雨量紀錄。由於天文台並無提供毎一個雨量站的具體雨量，我們只能用實時天氣稿公佈的最高雨量紀錄來計算雨量。大家可以清晰看見，在下午2時左右開始，大埔首先受暴雨影響。其後在下午3時左右開始，北區及元朗(確切的講是在東部的石崗一帶)，時雨量開始提升，並維持50毫米以上(達到紅雨級數)約5至6小時。

這種規模局部集中豪雨範圍很小，但持續時間長，強度也很強。結果造成北區及石崗一帶發生嚴重災害。但此次的集中豪雨的成因是甚麼?

 8月29日中午至午夜的雷達動畫

資料來源:科技大學---香港天文台雷達圖片資料庫

當時，香港附近持續受強烈西南氣流影響，水氣從南海不停輸送至香港附近。而剛好在西南風在接近時，在大欖附近受山脈影響，出現氣流抬升的情況。進而在過山之後出現強對流，而剛好受影響的地區就在北區及石崗一帶。而香港其他地區，雨量就不是很大了。除了在西部屯門及葵青局部地區，其他地區雨量都不達黃雨的水平。

而事實上，這種局部地區的集中豪雨，在近年也出現不少。最近一次是在2017年7月，受塔拉斯颱風偏南氣流影響，在新界東部、新界北部及港島東部出現集中豪雨。同樣地，本站需要發佈暴雨特別警報。再之前，就是2015年10月7日，在西貢區出現集中豪雨。再回到90年代的1993年11月，受艾拉颱風的環流及偏東氣流發生共伴效應影響，在新界西部及大嶼山出現集中豪雨。在以上的例子，集中豪雨會集中在局部地區發生，而其他地區相對雨勢就沒有這麼強烈。

而現時天文台的暴雨警告系統，由於需要顧及廣泛地區的設定，故對局部地區集中豪雨，難以發出相應的警告。正由於如此的問題，則會造成天文台發出暴雨警告時，受集中豪雨影響地區的警示不足，令災害可能更容易造成人命傷亡及財物損失。同時，未受集中豪雨影響地區的警示可能過高，反而影響社會的正常運作。以致天文台的暴雨警告系統在面對集中豪雨時，時常出現相對尷尬的局面。

要解決以上的問題，分區警報顯然是一個好的解決方法。正因為如此，本站發佈暴雨相關警報時，雖然會以整體地區發佈，但暴雨特別警報採取的是分區發佈的模式。務求令警報真正可以做到防災得宜，以及避免影響未受集中豪雨影響地區社會的正常運作。但一旦把球交到天文台手上，整體社會停工停課的問題就會成為天文台最頭痛的地方。

而且，即使是以現時18區的分區，以新界大部分地區而言，警報依然有點太大。以今次元朗區為例，除了石崗一帶的東部以外，元朗西部的雨量在同時間就較少。所以我們也正在考慮再將預報區域再細分，提高警報的效用。