Typhoons and Rainstorms Past Help Hong Kong Forecasts Today

世界變暖，更加潮濕、更加狂野的天氣事件迫在眉睫

您可能會發現自己在香港的海灘上，在炎熱的天氣裡，陽光格外灼熱，空氣令人窒息且過熱。雖然沒有一絲風，海面看起來很平靜，但海浪沿著海岸線積聚，上升一公尺或更多，然後湧上海灘。海水停了下來，彷彿整個大海剛剛上升，然後又落回去。又一道波浪形成，海水再次洶湧澎湃。

如果您了解當地傳統的天氣知識，您可能會認為有颱風出海，甚至可能前往香港。如果黃昏時分雲朵出現，並且呈現紫色，讓世界沐浴在詭異的光芒中，你的懷疑可能會更加強烈。或者現在，您只需拿出手機，查看各種天氣應用程式之一，即可顯示颱風和其他風暴的位置、預測的移動和強度。

有了超級電腦和氣候變化，我們能準確預測颱風嗎？

這些應用程式提供豐富的信息，包括即時衛星和雷達圖像，以及未來一周多的風雨預報。有時，有人可能會注意到一個應用程式表明颱風將在未來幾天影響香港，並發布一張在社交媒體上廣泛分享的圖片——反映出人們對可能造成嚴重破壞和生命損失的天氣現象的廣泛關注，同時也在某些方面受到奇怪的歡迎：颱風派對，有人嗎？

查看由功能極其強大的電腦預測的颱風路徑，該電腦可能擁有一百萬或更多處理器，而桌上型電腦中只有兩到四個處理器^[我] ——很容易認為這將被證明是確定的。但另一個計算機模型的軌跡可能會不一致，而實際結果可能與它們中的任何一個不同。預測會隨著時間的推移而變化，在登陸後三天或更短的時間內變得特別可靠；然而，對於也可能造成嚴重破壞的暴風雨，提前一天甚至幾小時做出的預報可能會有重大問題。

然而，我們生活在一個超級電腦和人工智慧的時代，不乏研究天氣的專家，包括在香港； 2003 年至 2009 年香港天文台台長林超英指出，科技取得了一些顯著的進展：

高階手機可能比香港天文台1999年購買的Cray電腦速度更快、記憶體更大。
憑藉當今電腦的速度和內存，再加上來自衛星觀測的大量 3D 氣象數據，可以提前幾天計算出天氣模式。
預報員不再需要在腦中繪製出未來的天氣圖。
Lam Chiu-ying，2024 年 6 月 28 日給馬丁威廉斯的留言。

那麼，是否有希望更好地預報和警告潛在的災難性暴雨和颱風？氣候變遷帶來的併發症又如何呢？

事實證明，答案需要回顧過去，尤其是發現什麼是可能的。

香港容易遭受天氣災害

歷史表明，香港很容易遭受可能造成重大傷亡的天氣災害，而且常常讓香港感到措手不及。

報道稱，「5月29日，香港發生了一場可怕的暴雨」。 阿古斯 1889 年 6 月在澳洲。每條街道都被洪水淹沒了。^[二] 香港島發生數百起山泥傾瀉，造成至少27人死亡。^[三] 即使在今天，這一事件仍然保持著香港多項降雨記錄，包括24小時降雨量，儘管這並不是香港最致命的暴雨。 1972 年 6 月 16 日至 18 日發生的一系列暴風雨造成了這一可疑的區別，造成 150 人死亡，其中 76 人因 Kotewall Road 上一棟 13 層公寓樓倒塌並衝下斜坡而死亡。^[四]

事實證明，颱風的災難性更大，長期以來一直困擾著香港及附近地區。香港天文台因 1874 年 9 月 22 日颱風襲擊而成立^[v]^[六]，導致香港約 2,000 人死亡——當時香港僅包括香港島和九龍半島。根據天文台的歷史記載，這表明“迫切需要一個能夠預測風暴到來並發出警報的組織”，因此該天文台於 1884 年成立。

正如題為“不確定的天空：預測香港的颱風1874年-1906年」由新加坡管理大學的 Fiona Williamson 提出，香港天文台很快就參與開發預報技術，特別是颱風的預報技術。第一任主任威廉·多伯克（William Doberck）出版了一本有關颱風的小冊子，威廉森報告說，到本世紀末，公眾對天氣預報的期望提高了。

1906 年 9 月 18 日，一場毫無預警的颱風襲來，粉碎了民眾對颱風預報的希望。儘管天文台氣象學家預計只會有幾場雷暴，但他們注意到早上氣壓突然變化，並在早上 8 點拉起了黑鼓——熱帶氣旋警告。僅僅40分鐘後，颱風槍就在港口上空響起，驚慌失措的舢舨和垃圾船操作員紛紛逃命。對許多人來說，已經太晚了。颱風的猛烈襲擊持續了不到兩個小時，造成至少一萬人死亡，其中許多人乘坐在維多利亞港沉沒和破碎的船隻。^[七]

氣象學不是一門精確的科學

第二年，一份關於這場悲慘颱風的政府報告引用了多伯克的話：「氣象學不是一門精確的科學。沒有什麼可以確定地預測。

多伯克的說法此後一直成立，包括 香港有紀錄以來最強颱風1937 年 9 月 2 日橫掃全港。^[八]。災難的情況已經成熟，時間後來報導稱，港口“異常擠滿了船隻”，其中包括許多在日本入侵上海後尋求避難的船隻。^[九] 另外，颶風在午夜之後到來，恰逢漲潮。

正如《報告》中的一份簡潔扼要的報告所指出的那樣 懷卡托時報 1937 年 9 月 3 日，「海濱佈滿了被吹上岸的大大小小的船隻。其中有21艘海船…道路上散落著房屋和汽車的殘骸。^[x] 一名郵報記者前往大埔，描述了風暴潮如潮水般席捲而至的“一片荒涼景象”，包括街道上仍散落著屍體，大埔墟的建築物殘骸遍地。^[十一] 約11,000人被殺。

天文台前歷史人舜志明

雖然香港天文台儲存了有關這些和其他自然災害的文件，但在兼任歷史學家的天氣預報員舜志明擔任台長之前，這些文件很少受到關注。

舜講述了他在學生時代就對物理學著迷的經歷，並發現科學而不是哲學提供了理解世界的最具體方法。在香港大學學習物理期間，他選修了大氣物理課程。「我不知道憑藉物理和數學你可以在香港天文台找到一份工作，」他說。 “你可以將理論研究應用到現實生活中，並挽救一些生命。”畢業後，他向天文台申請並被錄取，成為一名科學官員。

在完成了輻射監測和地震學以及高級科學官員預報課程等任務後，Shun 在英國歐洲中期天氣預報中心工作了六週，該中心目前運行著世界上最先進的電腦預報模型。「那是 1990 年左右，沒有人相信電腦模型；結果非常粗糙。 “我幫助開展國際合作，對東亞進行深入觀察，我們發現數據越多，模型的表現就越好。”

1990 年代之前，預測颱風的最佳方法取決於測量其移動速度，同時評估氣候學（整體天氣模式），並考慮一年中的時間。再加上與先前具有類似天氣模式的風暴進行比較，有助於預測其未來的運動。

「即使是今天的人工智慧，基本上也存在這種模擬過程，並由複雜的深度學習支持，」Shun 解釋道。 “基本原理沒有改變，但數據集很大。”

舜於2011年成為香港天文台台長，很快就對歷史風暴產生了興趣。「我去澳門參加了一個慶祝活動，那裡有一個關於 1874 年颱風的展覽，那次颱風導致 8% 的人口死亡，」他說。舜得知颱風已造成香港2000多人死亡，決定進一步研究過去。在閱讀有關 1906 年和 1937 年等風暴的文件後，他開始擔心進一步風暴潮的可能性。

此後並未出現大幅上漲 颱風旺達，1962 年已造成至少 130 人死亡^[十二]然而，隨著颱風進一步逼近，舜始終對可能性保持警惕，並利用他的歷史知識。

*2008 年 9 月，大嶼山南部塘福泳灘因颱風黑格比的風暴潮而受損，沙灘沙被侵蝕*

歷史知識有助於預測山竹的影響

什麼時候 颱風天鴿 2017 年臨近，Shun 必須決定是否像萬達一樣，或者更類似於黑格比——2008 年 9 月，黑格比經過香港南部，引發大風和風暴潮，主要影響大嶼山南部和長洲。「我研究了 1937 年和 1936 年的颱風，它們的強度相似，但 1936 年的風暴可能位於以南 20 至 30 公里處，沒有造成破壞性的風暴潮，」舜說。 “1936年的颱風路徑與天鴿的路徑重疊，並且比萬達更靠南，所以我認為它更像黑格比。”雖然舜發出了T10訊號，但是颶風級的大風還伴隨著巨大的風暴潮^[十三]，香港確實倖免於萬達式的攻擊。

一年後，Shun 和同事更加擔心 超強颱風山竹 在北太平洋西部上空形成，瞄準香港。他們的電腦模型顯示可能會發生巨大的風暴潮，使維多利亞港的水位上升超過五米，吐露港的水位再上升兩米：天文台中沒有人經歷過這樣的情況。在尋找歷史比較時，Shun 認為這與 1937 年的颱風或萬達類似。「做出這個決定很有壓力——一旦我說它可以像萬達一樣，就沒有回頭路了，」他說。

天文台在山竹預計抵達前一周開始向政府部門發出警報，並提前三天和兩天舉行新聞發布會。「在 Mangkut 期間，我工作了 40 多個小時，只睡了一兩個小時，」Shun 說。「這真的很令人興奮；我不想錯過它。加強後的天文台工作人員包括兩名預報員（而不是一名），以及一個傳播信息的社交媒體團隊，並向舜展示了海浪淹沒西貢房屋、巨浪衝擊香港島東部杏花村房屋時收到的圖像範例。

儘管超過 458 人受傷，但數萬棵樹被砍倒^[十四]維多利亞港的海浪上漲了3.88 米，與萬達期間的情況類似，Shun 認為香港很幸運，因為與北呂宋島的擦肩而過，在一定程度上降低了山竹的強度，而且退潮恰逢風暴最接近的時候。

舜於2020年從天文台退休，他回憶說，發出颱風訊號對颱風颱長來說是一種壓力。「你需要小心地取得適當的平衡，」他說。 “這是一個價值百萬甚至數十億美元的決定。”儘管他在2015年對颱風林發發出了T8信號，當時“什麼也沒發生”，但他並不後悔，並指出：“安全總比後悔好。”

目前，舜正在幫助香港科技大學建立一個氣候中心，專注於適應和復原力，例如隨著全球氣溫持續上升，為更極端的颱風做好準備。「我們正在收集歷史氣候資訊來開發詳細的模型，例如顯示香港降雨量最大和氣溫最高的地方，」他說。

即使預測每年的颱風數量也很困難

鑑於颱風是由溫暖的海水驅動的，隨著太平洋水域變暖，每年颱風的數量可能會增加。然而真實情況並非如此簡單。

即使預測某一年的颱風數量也遠遠不是一門精確的科學。今年 5 月，專注於企業氣象服務的 StormGeo 預計 2024 年颱風活動將低於正常水平，總共可能有 12 場。該公司的高級氣象學家 Nancy Lin 警告說，不要把這個數字僅僅視為好奇，她指出：「預測颱風或颶風數量的主要目的是促進主動規劃，特別是對於航運和近海等對天氣敏感的行業風。

香港城市大學榮休教授陳約翰（Johnny Chan）花了四十年的時間研究極端天氣，無疑是世界領先的颱風科學專家。「厄爾尼諾現象對年度颱風數量影響最大，但並不能解釋一切，」他說。 “其他因素包括印度洋海面溫度和年代際變化。”他幫助開發了一個系統，他認為該系統可以預測登陸華南沿海的颱風數量“相當不錯”，但往往會低估日本和韓國的颱風數量。

關於氣候變遷和颱風數量，陳說：「如果水溫是唯一因素，那麼頻率就會增加；如果水溫是唯一因素，那麼頻率就會增加；如果水溫是唯一因素，那麼頻率就會增加。但還有其他事情正在發生。大多數研究（包括陳的研究）都表明，雲團開始集體旋轉的趨勢減弱，而這是颱風最早階段所需要的。然而，一旦颱風開始形成，颱風可能會比過去幾十年更加強烈。

颱風路徑預報有所改善，但強度仍存在謎團

即使偵測到初生的風暴，電腦模型也會開始預測它們的運動，而且預測得非常準確。「如果你觀察一下賽道預測，你會發現過去 20 年來誤差已大幅減少，」Chan 說。 “但有些軌跡與觀察到的情況有很大不同，我們需要研究為什麼這種預測如此糟糕。”

當然，並不是所有人都認為颱風逼近就意味著是時候尋求安全了。即使在 1884 年，香港電報報道稱，「兩門颱風槍帶來了相當多有進取心的觀光者，他們冒著狂風和傾盆大雨的所有不適，目的是見證大自然最激烈的情緒之一」——近年來社交媒體上的帖子向人們展示了同樣的風和波浪。甚至還有專業的風暴追蹤者，包括居住在日本的英國人詹姆斯雷諾茲，他的職業主要是記錄東亞的颱風。

對雷諾茲來說，成功的追逐需要在暴風雨之前就位，靠近或恰好在風眼經過的地方。 “我從不同的模型中收集所有原始數據和信息，並形成我自己的觀點，”他說，呼應陳的觀點，“多年來，軌跡預測已經取得了巨大的進步。”

即便如此，多伯克關於氣象學不準確的評論仍然成立。「最大的謎團是強度預測，」雷諾茲說。「當我在形成階段追逐時，我不知道風暴會有多強——我進去了，它可能是 1 級到 5 級（根據薩菲爾-辛普森颶風等級）。這是一次糟糕的拍攝。

颱風強度受青藏高原氣溫等因素影響

約翰尼·陳 (Johnny Chan) 也看到了類似的問題，他表示：“大約 20 年來，強度預測一直沒有真正改善，特別是對於即將登陸的颱風。”鑑於最近在包括南海在內的沿海地區形成並迅速增強的颱風數量有所增加，因此尤其值得注意。

「這對華南地區來說是一件令人擔憂的事情，」陳說。 “我們不知道快速強化背後的所有物理原理，模型也無法很好地捕捉這種情況。”

陳透過研究颱風「天鴿」等案例，收集了有關這種快速加劇的一些想法。陳說：“風暴發生前，雲層相對較少，下沉的熱空氣使海面變暖，這可能加劇了風暴的形成。”相較之下，山竹有大量的雲層，而且主要是在夜間接近，這可能是其強度在登陸前幾乎沒有變化的原因。

今年早些時候，陳和合著者發表了一項研究，顯示由於垂直風切的減少，更強的颱風與青藏高原氣溫升高有關。西北太平洋熱帶氣旋強度增加，部分原因是青藏高原變暖）。「颱風是一種三維物體，在大氣層中升得很高，垂直風切是區域風速和風向隨高度的變化，」陳解釋道。「在切割很小的情況下，颱風就像一個垂直的圓柱體，而且可能非常強大。但隨著垂直剪切力的增強，圓柱體就會傾斜，高強度的可能性就會降低。

雖然其他人也報告了切變的減少，但這是第一項解釋其發生原因的研究，因為來自溫暖青藏高原的風改變了太平洋上空的大氣環流。

傾盆大雨伴隨著溫暖、骯髒的空氣

陳也表示，颱風帶來的降雨量也有所增加，特別是在沿海城市。部分原因是溫暖的大氣可以容納更多的水分，但也是由於被太陽加熱的建築區域上升的暖空氣以及空調和汽車等熱源造成的。此外，污染導致空氣中產生更多顆粒，水在周圍凝結，最初形成較小的水滴，然後進一步上升，然後聚集、凍結並以冰雹和強降雨的形式落下。

這個結論與目前在劍橋麻省理工學院工作的美國氣象學教授 Kerry Emanuel 及其同事的研究相符：

我們研究了遠西太平洋和南中國海的熱帶氣旋。預計氣候變遷對該地區的主要影響是颱風降雨量增加。例如，我們認為颱風在香港產生一公尺降雨的機率從約300年一次增加到約80年一次。我們沒有看到風強度有太大變化。
颱風和颶風在向內陸移動時幾乎總是迅速衰減。儘管有一篇論文提出“棕色海洋：可以讓這些風暴持續下去，但物理學表明，人們需要異常炎熱、乾燥的土壤，當它們被颱風的第一場降雨弄濕時，它們會突然釋放熱量。”這種情況在熱帶澳洲很常見，但在中國並不常見。
我們也研究了香港颱風降雨的持續時間是否有變化。我們發現，我們縮小尺度的 9 個 CMIP6 模型中的大多數確實顯示香港暴雨持續時間增加，少數則顯示相反的情況。
Kerry Emanuel，2024 年 6 月 19 日寄給 Martin Williams 的電子郵件

陳所提到的氣候變暖、污染更嚴重也解釋了為什麼暴雨趨於更加嚴重，每小時降雨量記錄大多低於或略高於100毫米，直到2008年達到145.5毫米，並在9月7日進一步躍升至158.1毫米去年。儘管對這一趨勢充滿信心，但陳表示，暴雨事件很難預測，部分原因是降雨形成區就像一股微弱的冷鋒，可以向北或向南遷移大約100公里，在這種情況下，香港將很少下雨。

香港需要為風暴潮做好準備

儘管更潮濕和惡劣的天氣即將到來，舜志明認為回顧過去仍然是有用的。「我感興趣的另一場歷史性颱風發生在 1862 年，襲擊了廣州和珠江三角洲西部地區，」他說。「雖然對傷亡人數有不同的估計，但大約有 8 萬人被殺。這值得大灣區關注。

現在，即使是山竹也成為了歷史的一部分，舜向政府官員宣講，山竹本來可以更強大，風暴潮會更高。他說：「我強調指出，相信地下蓄水池能夠吸收足夠的水來緩解風暴潮的想法是一個神話。」相反，最好為海水淹沒做好盡可能多的準備。

截至發稿時，季風降雨已大部分轉移至香港北部，西太平洋平靜。然而，現在的任何一天，雷暴都可能開始在太平洋或南中國海上空聚集，並且雷暴團可能會開始旋轉，一開始是輕微的，然後隨著風開始肆虐的地方形成中心渦旋而變得更快。很快，這些海浪可能會從平靜的海面捲起海灘，並帶來強烈的熱量。颱風可能會吹襲香港；另一場歷史性的天氣事件可能正在發生。

為《南華早報》雜誌撰寫。

^[我] https://www.ecmwf.int/en/about/media-centre/focus/2022/fact-sheet-supercomputing-ecmwf#:~:text=While%20an%20average%20desktop%20PC,million%20billion%20calculations%20per%20second).

^[二]