雷雨叔叔話你知：都市計劃與氣象

都市計劃（一）：都市計劃與氣象

Tue Mar 21 16:17:41 GMT 2000

在一連幾回中，我們將探討都市計劃。我們首先為大家闡述一下都市計劃與氣象的關係。

我們所需要的都市氣候知識，不只是理論上的紙上談兵，僅討論一些所謂的大氣邊界層的問題。更該涉及到新城市的設立與舊城市的改建。這樣做的目的，就是要減少或消除因都市化而產生的不良氣候，及其所帶來的改變。這個問題非常複雜，要達成這個目的也不容易，需要許多建築或設計城市的專家們來共同研究，這些包括建築師、健全的人事和管理者、園藝之營運業主，最後更需加上對自然環境有深入研究的水文學者及氣象學者，大家共同來設計處理。

但顯而易見的，這些專家們，各有各的技術與見解，而且通常都是獨立作業，各自完成自己所專精的工作部分，所以在意見的溝通上，往往容易產生許多的衝突。都市計劃者的工作，就是要協調這些衝突，讓他們能分工合作，將設計達到最完美的境界，但這是個非常困難的工作，而經濟之評價是最大、最主要的問題。

下回我們將討論都市計劃者的工作難處。

雷雨叔叔
2000年3月21日（星期二）

怕凍家族：風向的測量

風向的測量

Sat Mar 24 16:48:31 GMT 2001

風向的測量儀器是風向標，其外型可以分為四部分：

（1）風尾：它是感受風力的部件，在風力的作用下產生旋轉力矩，使指向杆–
風尾軸線不斷調整它的取向，與風向保持一致。

（2）指向杆：它指向風的來向。

（3）平衡重錘：它裝置在指向杆上，使整個風向標對支點（旋轉主軸）保持重
力矩平衡。

（4）旋轉主軸：它是風向標的轉動中心，並通過它帶動一些傳感元件，把風向
標指示的度數傳送到室內的指示儀表上。

風尾外形的種類很多，有雙尾型、翼剖面型、菱型和單尾型等。旋槳式風向風速
計還把整個儀器的外形模擬成飛機機身的形狀，將風速儀與風向標結合為一個整
體。

在風向標的結構和造型上主要考慮兩點：

（1）在小風時能反應風向的變動，即有良好的起動性能。

（2）具有良好的動態特性，即能迅速準確地跟蹤外界的風向變化。

傳送和指示風向標所在方位的方法很多，有電觸點盤、環形電位器、自整角機和
光電碼盤幾種類型，其中最常用的是碼盤。

碼盤是將軸的轉角的度數變成一個二進制的數字信號。但是通用的二進制編碼方
法具有一定的缺點，因而改為一種格雷碼體制。下表（表二）舉出十進制與通用
二進制碼及格雷碼的轉換。格雷碼最大的優點是每進一位只有其中的一位數發生
0與1之間的變化，因而即使發生誤讀也只能產生一位碼的誤差。



表二：十進制與通用二進制碼以及格雷碼的轉換

十進制	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
二進制	0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111	1000	1001
格雷碼	0000	0001	0011	0010	0110	0111	0101	0100	1100	1101

從表二中可看出二進制碼C_n與格雷碼R_n之間的關係：

C_n = R_n，
C_n-1 = R_n⊕R_n-1，
C_n-2 = R_n⊕R_n-1⊕R_n-2，
…
C₁ = R_n⊕R_n-1⊕R_n-2⊕…⊕R₂⊕R₁，
C₀ = R_n⊕R_n-1⊕R_n-2⊕…⊕R₂⊕R₁⊕R₀

其中符號『⊕』表示不進位加，其運算規則如下：

0⊕0 = 0，0⊕1 = 1，1⊕0 = 1，1⊕1 = 0

例如，格雷碼R（1，1，0，0）轉換為二進制：

C（1，1⊕1，1⊕1⊕0，1⊕1⊕0⊕0）= C（1，0，0，0）

怕凍鬼
2001年3月24日（星期六）

學習坊：城市的風

『城市的風不穩定且風速較小。』

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城市的風

城市的風主要有以下特性：

（1）市區風速比郊區小

市區的平均風速比郊區要小得多，市區的風速大小與建築群的密度和街道的寬度有關。市區較寬的馬路，風速相對較大；開闊的廣場，風速則更大。

（2）市區風速隨街道走向而變

郊區的風，不但風力較大，風向也比較穩定。市區的風向則很不穩定，特別是大範圍盛行風的風力較小時更是如此，變化之大，且基本與街道走向一致。致於開闊的廣場風向更是多變。街道的風向有時甚至出現氣流隨汽車行駛而產生回旋的現象。

文：雷雨叔叔
（並由香港氣象樂園修訂。）
14/5/2000星期日

怕凍家族：甚麼是氣流？

甚麼是氣流？

Sun Mar 18 03:29:38 GMT 2001

空氣的運動產生氣流，氣流速度是一個三維空間矢量，一般我們把它考慮為兩維
空間矢量，由風速和風向來決定它的模值和方向。但是，在一些特殊情況下垂直
運動也相當顯著，例如在山的背風坡處、強的對流雲裡。

氣流場由大尺度的規則氣流和疊加在其上隨時間和空間隨機漲落的小尺度湍流組
成，因此氣流測量應包括瞬時量和平均量兩部分。前者或後者的意思是相對的，
所謂『平均值』是指在一定時段內的平均；所謂『瞬時值』可說為在一個相當短
的取樣時段內的平均，或稱之為『光滑值』。光滑時段的長短取決於與儀器有關
的性能指標，以及實際課題的需要，風速的單位是m/s，風向以10度作為一個單
位，用電碼01，02，…，36來表示，以正北為基準，順時鐘方向旋轉。當風向儀
器精度較低時，一般則用16個方位表示，用英文縮寫符號記錄，即N、NNE、NE、
ENE、E、ESE、SE、SSE、S、SSW、SW、WSW、W、WNW、NW、NNW。

當風速低於0.25m/s時稱為靜風。風級也是一種表達風力的常用單位，風級的劃
分標準如表一所示。




表一：風級的劃分標準

級別	名稱	風速			地面物特徵
		mile*/h	m/s	km/h
0	靜風	＜1	0-0.2	＜1	靜止，煙直上
1	軟風	1-3	0.3-1.5	1-5	煙能表示風向，但風標不轉動
2	輕風	4-6	1.6-3.3	6-11	人面部感覺有風，樹葉沙沙作響，風標轉動
3	微風	7-10	3.4-5.4	12-19	樹葉和嫩枝動搖不息，輕薄的旗帆展開
4	和風	11-16	5.5-7.9	20-28	能吹起灰塵和碎紙，小樹枝擺動
5	勁風	17-21	8.0-10.7	29-38	多葉小樹搖動，水面有小波
6	強風	22-27	10.8-13.8	39-49	大樹枝搖動，電線有哨聲，舉傘困難
7	疾風	28-33	13.9-17.1	50-61	全樹搖動，迎風行走不便
8	大風	34-40	17.2-20.7	62-74	可折毀樹枝，人向前走感覺有阻力
9	烈風	41-47	20.8-24.4	75-88	輕型建築物（煙筒和屋頂）發生損壞
10	風暴	48-55	24.5-28.4	89-102	陸地上少見，樹木連根拔起，多數建築物被損壞
11	強風暴	56-63	28.5-32.6	103-117	陸地上極少遇到，發生大範圍的險情
12	颶風	≧64	≧32.7	≧118

* 註：1 mile = 1.609 km

怕凍鬼
2001年3月18日（星期日）

學習坊：都市化加劇熱島效應

『氣候城市化效應的主要特點之一是熱島效應。』

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都市化加劇熱島效應

城市氣候學是一門微觀氣象學問。

氣候城市化效應的主要特點之一是市區氣溫高於周圍郊區的氣溫，可稱之為熱島效應。

城市的熱島位置主要在市中心位置，但亦偶爾因局部性降雨令其位置偏移。

地上的墊面不同，氣溫的高低也不同。草坪面氣溫一般比水泥面氣溫為低，因此綠化城市、增加綠地面積十分重要，有助舒緩城市的熱島效應。

其實，隨著城市的發展，氣候的城市化效應也變得更加明顯。

舉香港為例，香港近五十年急促都市化而令天氣變暖。根據香港天文台的資料，香港近五十年的天氣的確變暖了，平均五十年來上升了一度。

大家不要以為天氣變暖與溫室效應有關。

溫室效應是指全球氣溫因臭氧層出現缺口上升，但是溫室效應要過百多年才令氣溫上升一、兩度。

香港五十年已上升一度，升幅速度頗快，所以與溫室效應關係不大。

其實，香港近年急促都市化，高樓大廈既愈起愈多，又愈起愈高；汽車數目亦急劇上升。因此，大廈同似石屎森林，令到涼風沒法吹入，加上冷氣及車輛噴出大量熱的死氣，氣溫自然被抬高。

若大家翻查天文台過去一百年來在尖沙咀總部及橫瀾島氣象站錄得的天氣數據，統計一下，就會發現總部氣象站過去一百年錄得的氣溫，在過去五十年平均上升了一度，但是在橫瀾島氣象站錄得的氣溫，一百年來都沒有上升。

所得的結論是：由於尖沙咀都市化現象明顯，而橫瀾島一百年來均沒有發展成都市，故可證明都市化令到香港氣溫在過去五十年上升了一度。

總之，都市化現象只會加劇熱島效應。

文：雷雨叔叔
（並由香港氣象樂園修訂。）
14/5/2000星期日

學習坊：科技大學氣象講座後記

『科技大學氣象講座雖然以香港的天氣為題，但亦有數值天氣預報的介紹。』

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科技大學氣象講座後記

香港科技大學在今年夏天有一系列科學講座，而首個講座是與氣象有關的，講座是以廣東話進行。

有關首個講座的詳情如下：

題目：香港的天氣
日期：2000年5月3日（星期三）上午9時15分至11時30分
地點：香港科技大學講堂B（近學術樓大堂）
對象：中學、大學學生或老師
講者：劉啟漢博士及林學賢先生（兩位均來自香港科技大學海洋及大氣研究中心）

內容簡介：兩位請者將講述怎樣量度及預測天氣現象，以及香港現時採用的警報系統。此外，他們也會介紹厄爾尼諾及拉尼娜現象。

該講座題目名為香港的天氣，由劉啟漢博士及林學賢先生主講，他們均來自香港科技大學海洋及大氣研究中心。出席講座的人數約為一百人，大部分出席者都是身穿校服的中學生。

講座分兩部分，首部分由劉啟漢博士介紹香港的天氣與數值天氣預報，另一部分則由林學賢先生介紹香港的天氣警告系統。現在就向大家匯報一下講座提及的東西。

（一）天氣與數值天氣預報

（1）香港的天氣 - 梅雨、颱風、季候風、寒潮

講者提到香港的天氣比較潮濕，主要吹東風。他更開玩笑的說若有人問今日吹甚麼方向的風，大家可扮懂的說東風就行，皆因香港四季裡百分之七十的日子都吹東風，說中的機會很大。

梅雨：常在五、六月發生。徘徊在華南一帶的低壓槽為該區帶來梅雨期。入夏初期，低壓槽北移，梅雨區也北移至長江流域以北的地區。入夏後，那道槽更北移至韓國或日本地區。講者舉了個特殊例子，1997年梅雨區長期停留在長江流域地區，令該區洪澇成災。

颱風：常在六至十月影響香港。講者介紹了颱風的特徵（如成熟颱風眼中無雲結構、強烈的對流活動、風眼壁的強風速、風眼經過前後的相反風向）、颱風的誕生地、颱風的路徑（他更展示1987年颱風韋恩的迂迴路徑）。

對於季候風、寒潮，反而沒有提及，只是介紹了火災危險警告。不過，他曾說火災危險警告是天文台發出，而非漁農署。

（2）氣象基礎

講者對溫度、濕度、氣壓、風及雲有以下定義：

氣壓 - 上空空氣的重量
風 - 空氣從高氣壓流向低氣壓
冷 - 空氣下沉（高壓脊）
暖 - 空氣上升（低壓脊）
水氣上升而凝結 - 雲、雨
濕度 - 空氣中的水汽含量
相對濕度 - 空氣中水汽與飽和空氣的比例
霧 - 濕度近百分之一百

他亦提到海陸風（可稱為日夜風）是導致空氣污染嚴重的原因之一，因為海陸風令空氣中污染物積聚，難以擴散吹走。

天氣觀測儀器：氣壓計、溫度計、濕度計、風向儀、風速計、雨量計等等。

他說雨量計有兩種，一種是量雨筒，以盛杯量度總雨量，另一種是像風車的，風葉兩邊繫著兩個小杯，一個杯口是向天，一個是向地的。若雨水盛滿一邊，風車會旋轉，令雨水傾走。這個儀器靠風車旋轉次數量度降雨率，從而得出雨量。它的好處是不像量雨筒會有雨水滿溢的情況。

他在解釋濕度時，雖有帶出露點一詞，但沒有詳細說明露點及相對濕度是怎樣計算出來。此外，他展示了一幅天氣圖，但沒有教大家怎樣閱讀天氣圖。

（3）數值天氣預報

這部分起初比較沉悶，我眼見部分人更睡了，因講者不斷在講歷史。

他介紹了好幾個物理界中重要歷史人物，如牛頓（Newton）及波耳（Boyle），跟著是數值天氣預報的基本方程式，如流體力學、熱力學及水循環，接住的是介紹幾位嘗試數值預報的科學家、早期至近代的預報電腦系統、大氣模式考慮的物理過程（如幅散及潛熱）。

他用了太多時間放在歷史介紹，影響往後的部分。有兩項重要的，即預報方程式及大氣模式考慮的物理過程，他也沒有深入說明，我覺得這樣比較可惜。

（4）厄爾尼諾及拉尼娜現象

因餘下時間不多，講者只簡略說出厄爾尼諾及拉尼娜現象是與全球海水溫度分佈有關，並沒有介紹以甚麼氣象數據看出厄爾尼諾及拉尼娜現象的強度、兩者對全球天氣的影響、現象的周期性等等。

（二）香港的天氣警告系統

這部分比前一部分更有趣味，講者以雙向方式教授，不像之前單向的，大家要悶著地聆聽。

講者播放了一套長達七分鐘的影帶，片中介紹香港的熱帶氣旋警告系統。之後有問答遊戲，來測試大家對天氣警告系統有多少認識。另外，他又拿來一套小型風向儀，讓大家欣賞。

整體來說，講座尚算滿意，不過內容一般，尢其是第一部分，或許是對象為中學生的緣故，內容不可大艱深。

至於第一部分內有關數值天氣預報及厄爾尼諾、拉尼娜現象的介紹，是有改善的空間。講者可刪去歷史部分且加強後段的內容，好讓大家更了解數值天氣預報的運作及基本理論。對於第二部分，雖然題材多為人知，很多人都曉，但其教授方法直得一讚！

對於在座的中學生，尢其是對氣象一竅不通的，這個講座可算令他們得益不淺。

文：園長
（並由香港氣象樂園修訂。）
15/5/2000星期一

『園長‧你好嗎？』：極鋒進退與雨季起始

極鋒進退與雨季起始

Sun May 14 04:51:57 GMT 2000

大家應該知道我是誰，因此小弟不須在此介紹自己。自從有了這個網站，很多朋友見到我時，都是這樣向我打招呼：『喂！園長，你好嗎？』，真的攪笑。想下想下，不如用『園長‧你好嗎？』作為此專欄的題目，這樣就最好了。

園長覺得本雜誌*內有很多趣味性的專欄，但提供知識的專欄則比較少。與本站一些成員商量後，小弟決定開一專欄為大家提供氣象知識。

*這兒是指香港氣象樂園網站內『氣象迷天地』網上迷你雜誌，多年前已經停刊。

前陣子我代為香港氣象樂園出席科大的氣象講座（有關講座後記，可看自由講一欄），講者曾提到梅雨及香港的雨季。大家或許想知道香港或整個中國雨季起始的成因，那麼就要看下去。

中國各地的雨季起止時間先後不同：雨季的開始時間，南方早，北方遲，東部沿海地區早，西部內陸地區遲；雨季的結束時間，北方早，南方遲。

以上特點，與冬、夏季風的進退變化有密切關係。每年春季，隨著夏季東南季風的前進和冬季偏北氣流的減弱後退，中國境內的大雨帶，從南向北有兩次大的跳躍過程和三次比較長時期的停滯過程。三次停滯過程，分別形成了華南雨季、長江流域中、下游地區的梅雨季節和華北北部、東北南部的雨季。

（1）第一次停滯過程

第一次停滯過程大致在五月中旬至六月上旬之間，飽含暖濕氣流的東南季風與寒冷干燥的偏北風交鋒於華南南嶺一帶，停滯的時間比較長（約20天到一個月），形成華南地區的雨季。在氣候學中，一般把熱帶海洋氣團與溫帶大陸氣團之間的氣候鋒，稱為極鋒。因此，形成華南雨季的第一次停滯過程，就是指極鋒的第一次停滯過程。

（2）第一次跳躍與第二次停滯過程

第一次跳躍過程大致在六月上旬至下旬的十天左右時間，極鋒從南嶺疾速移至長江流域，就是說由這兩種冷暖、乾濕性質完全不同的氣團，交鋒形成的大雨帶，也一躍而至長江湸域，並從六月中旬起，至七月上旬止，在長江流域的中、下游地區，停留大約一個月左右的時間，形成長江流域的雨季，這是極鋒的第二次停滯過程。這個時期，就是江淮流域的梅雨。

（3）第二次跳躍與第三次停滯過程

第二次跳躍過程大致在七月上旬至下旬的十天左右時間，極鋒又迅速地越過江淮平原和黃河流域，進抵華北北部和東北南部，大雨帶也隨之第二次向北躍進。大致在七月下旬至八月中旬之間，極鋒在華北北部和東北南部
一帶停留，形成極鋒的第三次停滯時期，這個時期也就是華北北部和東北南部的雨季。

此後，由於蒙古高壓逐漸加強，冷空氣活動轉趨活躍，極鋒大致在每年八月下旬至九月上旬之間，一個猛跳便由華北北部疾速地退回到華南南嶺一帶，大雨帶也相應地由華北北部、東北南部移至華南沿海一帶。極鋒一退
，雨季即止，從此之後整個的華北平原和東北南部地區，便開始了夏去秋來的涼秋季節。

上面所述，是指中國東南部地區每年冬、夏季風進退變化的一般情況和它在降水方面所表現出來的一般特征，也就是中國東南部地區季風氣候的一般規律。而每年冬、夏季風的強弱程度和進退變化的具體情況是不會年年
彼此一樣的，有的年份可能出現與一般奏規律相差很大的情況，這往往會造成南北旱澇失調，出現氣候反常。

園長
2000年5月14日（星期日）