2015年11月15日星期日

1939年11月風暴,溫帶氣旋襲港?

概覽
在過往的文章中曾經提過不少深秋吹襲香港的風暴。要數當中較為特別的,不得不提193911月正面吹襲香港的颱風。這個風暴吹襲香港時便引起不少關注,皆因它是皇家香港天文台成立以來第一個以零公里直接橫過當地的風暴,往後只有1961年的颱風愛麗斯和1968年颱風雪麗能做到這點。然而11月正值深秋,南海海溫下降,西伯利亞不斷有冷空氣發展並向南擴展,西風帶位置轉為偏南;在這樣的大氣環境下,香港的天氣又會有甚麼特別呢?

歷史
193911月中,熱帶輻合帶從中南半島往東延伸至廣闊的加羅林群島附近,這個襲港風暴便在雅蒲島附近形成。風暴形成之初路徑不明,直至1119日晚上有郵輪在米沙鄢海錄得暴風和風暴中心的平靜時,才大致知道該風暴正橫過菲律賓進入南海。1121日,風暴到達南沙群島以北並開始轉向偏北方向移動。1122日風暴橫過西沙群島以東海域並迫近廣東沿岸。在同一時間,與西伯利亞寒流相關的冷鋒逐漸向中國南方移動。天文台預計這個風暴會沿地迅速減弱消散,或轉向西移動,進入北部灣。
然而這個風暴沒有依照天文台的預測繼續行進,而是海南島以東轉向東北移動,繼續迫近廣東沿岸。1123日上午6時,風暴到達香港西南約220公里。當日下午2時,風暴橫過澳門附近。兩小時後直接橫過香港天文台。與此同時,東北季候風滲進風暴中心,使風暴進一步減弱。當晚,風暴轉向東移動,並於翌日橫過台灣南部,重新進入西北太平洋,並在1125日在琉球群島東南海域消散。

香港天氣變化
1121日,香港天空滿佈低層雲,烏雲密佈。1122日,香港普遍有幾陣微雨,入夜後雨勢曾經轉大。
香港地區的風勢在1123日清晨時分開始增強,雨勢亦在稍後時間增強。上午9時,風暴中心移至香港西南約200公里。上午10時至11時期間香港天文台錄得持續風速每小時64.8公里,1040分錄得陣風每小時118.5公里。太平山頂的最高陣風為每小時143.2公里。這都是整個風暴過程錄得的最高紀錄。
上午10時至11時,天文台的氣壓曾經下降至1004hPa左右,然後稍為上升。Heywood (1940) 指這是一個「Secondary minimum of barometric pressure」,用來對稍後時間降至全日最低的氣壓讀數作出區分。在整個風暴過程中,香港的風雨最大的時間亦在上午10時至11時左右。Heywood推測11時的氣壓上升和東北季候風抵達華南沿岸有關。與此同時,香港的氣溫亦開始顯著下降。
氣壓上升的情況並沒有維持很久。在約12時左右,氣壓再度迅速下降。本地的風力普遍維持強風程度,間中達烈風程度。雖然如此,風力再沒有如早上般強勁。
下午405分,天文台的風力由東南烈風下降至清勁強度。5分鐘後,風速下降至接近零。420分,風力重新上升至強風程度,風向為西北。天文台的最低海平面氣壓為989.5hPa,亦在405分錄得。
縱使風暴中心橫過天文台時,天色仍然維持陰沉,但觀察員明顯看到雲正在隨風向變化而旋轉。
風暴橫過香港天文台時,另一邊廂的太平山頂的風力亦由8級下降至3級,然後重新上升至8級。以下是風暴吹襲香港時各地報告有關「中心的平靜」的一些資料:
地點
與香港天文台的方位和距離
風力相對平靜的持續時段(香港時間)
持續時間
大欖涌
西北偏西17.2公里
15:15 – 15:40
25分鐘
長洲
西南稍西18.8公里
15:20 – 15:40
20分鐘
薄扶林
西南稍西5.8公里
15:40 – 16:00
20分鐘
太平山山頂
西南4.1公里
15:50 – 16:00
10分鐘
香港天文台
不適用
16:05 – 16:20
15分鐘
啟德機場
東北3.4公里
16:05 – 16:25
20分鐘
由此可見,風暴的中心以時速約28公里向東稍北的方向移動。以上的實測資料亦證實風暴中心的平靜區在抵達香港時已不呈圓形的規則形狀。Heywood這是因為冷空氣已使風暴的風場變形。然而風暴的氣壓場是否也除之變形則無法下定論。
風暴中心橫過香港天文台後,本地的天氣情況迅速轉好。1123日夜間,本地風力已大致下降至清勁水平。中心橫過天文台後,降雨持續少於一小時。在1123日下午5時半,亦即風暴橫過天文台後的一個半小時後,天文台上空的雲層已轉薄,雲間滲透着微弱晚霞。

有關香港天氣變化成因的推測
風暴橫過香港時,本地天氣出現了幾點值得留意的變化:
1.      一般而言,假設熱帶氣旋範圍大小為中等,當該熱帶氣旋在香港200公里內而穩定移向香港時,由於香港完全落入讓熱帶氣旋的氣壓場中,香港的氣壓會穩定地下降而且下降速度越來越快。然而1123日早上10時,當天文台氣壓下降至約1004hPa後,氣壓反而稍為上升或較為平穩,直至中午12時左右才開始繼續下降。
2.      本地氣溫在1123日初段時間大致呈上升趨勢,日出後氣溫亦繼續上升。此情況僅維持至上午9時。上午9時後,氣溫開始下降。上午9時至下午3時,雖然天文台氣溫下降速度並不平均,但大致亦足足下降了約4度。
3.      下午3時左右,香港天文台的溫度下降趨勢中止。風暴即將橫過香港天文台前的一小時,香港天文台氣溫上升了1.7度,太平山山頂亦上升了2.2度。
4.      風暴橫過天文台後的一小時,天文台的氣溫迅速下降約2.5度;隨後溫度下降趨勢持續至半夜。1124日凌晨,天文台的氣溫在17度左右。1123日全日溫差在8度左右。
5.      天文台的降雨集中在1123日上午9時至下午4時,風暴過後本地天氣迅速轉好。

圖一:1939年11月23日香港天文台的逐時溫度、氣壓和雨量變化圖

Heywood把以上的天氣變化歸咎於東北季候風及冷空氣。筆者雖然同意這個說法,但東北季候風和冷空氣卻不能完全解釋以上的變化。筆者大膽推測,這個11月風暴在橫過香港前,已開始轉化為溫帶氣旋的過程,才會令香港出現這樣的天氣變化。在北半球,當熱帶氣旋進入溫帶地區時,熱帶氣旋西側的偏北氣流會把北方的冷空氣帶到風暴較南的地區,而熱帶氣旋東側的偏南氣流則會把南方的暖方氣推向風暴的北面,因此會令熱帶氣旋西側出現冷鋒,而東側出現暖鋒的這種斜壓鋒面結構。當鋒面與熱帶氣旋的中心連接時,熱帶氣旋便會完成轉變為溫帶氣旋的過程。這種轉變過程在夏季溫帶洋面是十分常見的,而踏入冬季,熱帶氣旋轉變為溫帶氣旋的位置會便得偏南一點,有時候甚至會在北回歸線以南開始轉化。
圖二:典型溫帶氣旋結構 (來源:http://www.pmfias.com/2015/08/temperate-cyclones.html

理論上,在秋深和冬季,香港位於北回歸線稍南的亞熱帶區域,也是有一定機會受轉化中的熱帶氣旋吹襲。但在秋深和冬季,由於大氣配置和南海水溫下降,即使熱帶氣旋進入南海,也很容易因為低水溫和乾空氣等因素迅速減弱,讓盤踞於中南半島的高氣壓帶到南海南部並消散,很少出現如1972年颱風柏美娜和1974年颱風艾瑪成功突破副高弱點北上登陸廣東的熱帶氣旋。1939年的這個11月風暴便是這類風暴的其中一個例子。也許是因為此風暴正面吹襲香港,才令天文台記錄了這一幕珍貴的天氣數據。
首先,冷空氣在風暴吹襲前已抵達華南沿岸,因此1123日早上10時後氣壓上升和溫度下降。這點Heywood 的文獻中也有提及的。下午3時後的上升氣溫,筆者推測是因為風暴東側的暖鋒剛好掃過香港天文台,因此當地和太平山才出現持續約一小時的上升氣溫。當風暴橫過香港天文台後,位於風暴西側的冷鋒橫過天文台和太平山一帶,當地氣溫重新下降。受風暴北風的西風帶帶來的垂直風切變影響,轉化中的熱帶氣旋的對流多被扯向風暴的東北側,因此1123日的惡劣天氣和降雨集中在中心橫過前的幾小時,當時香港在風暴中心的東北面。而中心橫過香港後,風暴的西南側已無強對流,加上風暴減弱,所以天氣迅速轉好。
圖三:風暴橫過香港時的天氣變化原因推測演示圖

筆者的推測,有助解釋為何在冷空氣南滲後,當風暴中心橫過香港天文台前會出現持續約一小時的升溫。然而這只是推測,若要證實該風暴在橫過香港時是否已經有明顯的溫帶氣旋特性,則需要查看當時的露點溫度、濕度和雲層的種類。當暖鋒橫過後,由於暖濕空氣進駐過區,濕度會上升,暖鋒底部亦會出現雨層雲。當冷鋒過境,較為乾燥的冷空氣會抵達該區,濕度亦會下降,而冷鋒前端則出現積雨雲。由於兩種雲團都屬於低層雲,而且伴有降雨,因此相信在風暴襲擊過程中兩者的差異並不容易察覺。Heywood沒有清晰地描述風暴橫過時香港的雲層種類的變化,僅指在11月21日以後本地出現了積雨雲和雨層雲,而風暴橫過時濕度在百分之95左右。筆者無法從這描述得出更完滿的答案。

附圖

圖四:1939年11月風暴完整路徑圖

圖五:1939年11月23日上午6時天氣圖

圖六:1939年11月23日香港天文台及鄰近地區天氣變化動畫圖


資料來源:
1. G.S.P. Heywood (1940). "The Typhoon of November 17th to 25th, 1939". Appendix B of the Meteorological Results 1939, Royal Observatory