一、前言
北部地區因地理位置的關係,在大陸冷高壓南下時,相對於其他區域最早接觸到冷高壓系統,類似夏季西南氣流南部是最早接觸到的意思。大陸冷高壓可能帶來濕冷或乾冷的天氣型態,不論如何,都是將北部區域的整體溫度往下降。溫度下降通常相對濕度就提高而接近露點溫度,產生霧的日子也就增多。
霧的觀測不如夏季的強對流雷陣雨或是颱風,得以雷達迴波圖來預測,因為霧通常離地表較近,而強對流或颱風等天氣型態屬於較高空的系統,因此觀測上相對容易。在北部具有兩座機場,台北松山機場與桃園國際機場,秋季至春季這段期間,時常因濃霧而影響航班,若適逢春節前後,本島與外島返鄉人潮增多,考量飛航安全,在濃霧的情況下多半是延後或停飛,除造成返鄉人的不方便外,亦可能會造成一些經濟上損失,因此在霧的觀測或預報中,提升準確率有助於飛航安全、航班安排與航空燃料的節省。
在北部絕大部分的霧都屬於平流霧、輻射霧或平流輻射霧,這些霧也帶來低雲冪與低能見度,在大致上掌握了霧的種類後,從每種霧的構成要件去分析,何種天氣型態比較容易產生何種霧,進而事先預報來因應航班的變動。
1. 平流霧為暖溼氣流經過較寒冷的海面或地面,該團暖溼氣流的底層因冷卻作用,凝結成小水滴而形成一定範圍的霧,且通常不會隨著太陽的出現而逐漸消散,持續時間較長,比起輻射霧也比較濃。
2. 輻射霧為晴朗無雲的天氣中,地表白天大量吸收太陽的熱能,晚上因比熱的關係,將吸收的熱能大量以長波輻射的方式消散出去,而因消散的速度比垂直高度數百公尺的空氣層快,造成地面的溫度反而比高空的溫度低,形成逆溫,逆溫使水氣不容易上升,不容易上升的水氣不斷聚積於底層,相對濕度提升至一定數值後所形成的霧。
會出現輻射霧之典型天氣型態為日夜溫差大與白晝時晴朗無雲。數日白天晴朗近乎無雲的好天氣才造成輻射霧的產生,並非因起霧來判斷天氣晴朗。
那是否有辦法從天氣數據中來得知霧的產生? 答案是肯定的,但並非全有全無,得到的是一個機率而已。
大致上會產生以上兩種霧的天氣型態有鋒前暖區、冷高壓出海變性、高壓迴流,分述如下:
二、鋒前暖區(鋒面來臨前暖空氣堆積區域)
顧名思義就是冷鋒來臨前的那段時間,台灣處於鋒前暖區時,該區域是由較暖之氣團主導,通常風向為南風、西南風,西南氣流帶上來的暖濕氣團,碰到較冷的海面或地面,而形成低能見度或低雲冪。能以中央氣象局的分析及預報圖來大致判斷,由以下圖片能快速了解整個東亞目前的天氣概況。
最新的地面天氣圖連結 (https://www.cwb.gov.tw/V7/forecast/fcst/I05.htm)
圖一、鋒前暖區示意圖
圖二、鋒前暖區示意圖,此時的台灣並非直接處於鋒前暖區
當鋒面通過時天氣會轉為冷濕,鋒面過後逐漸轉乾冷,溫度逐漸回升。至於時間會多久必須看鋒面通過的速度決定,有些快有些慢。
圖三、配合Windy的Meteogram來觀察,搜尋定位在大屯山,可以得知風向從東南轉南,再轉西南,最後轉西與西北。
以中午12點來看,低雲的高度沒有超過大屯山的高度(約1070公尺),拍攝到雲海的成功機率就會大幅增加。
圖四、大屯山眺望觀音山
圖四、正逢大屯山芒草盛開的季節,圖中偏左的山為面天山,上方的定著物為反射板,於合歡山北峰上亦有相類似的裝置。
上下兩張照片分別是同一天下午約2點與中午12點拍攝,情況大致上與預報的相同。
三、高壓出海變性與高壓迴流 (兩者通常接續發生)
西伯利亞冷高壓從蒙古向東南移動到達台灣,此時天氣型態為濕冷或乾冷,當這團冷高壓再往東移動時,到達台灣的東部海面或日本,稱為高壓出海,而因冷高壓一路從西伯利亞到太平洋,一路逐漸失去冷高壓的特性,稱為變性。
冷高壓出海變性後通常伴隨著高壓迴流。台灣從濕冷或乾冷的天氣,逐漸轉為較暖的天氣,風向是從東北轉為東或東南。當高壓迴流時,台灣位於這團高壓的南側,受到偏東風的影響。東風將太平洋較暖濕的氣流帶向台灣東部,氣流遇到東北部或北部山脈繞道從往西北部沿海往南而下,此時若西北部、西部外海的溫度較低,遇到這團來自太平洋的暖溼氣流,亦有機會產生霧。同時台灣逐漸回溫,受到高壓的沉降氣流影響,大氣狀況較穩定,類似颱風來臨前天氣炎熱、晴朗無雲,輻射冷卻效應增強,日夜溫差大,產生霧的機會也增大。
但也因沉降氣流的影響,擴散條件較差,空氣品質也較差,霾害也增多 (霧中多少會有一些懸浮微粒)。
圖五、冷高壓出海變性後,台灣正處於高壓迴流區,大氣環境相對穩定,風向從東北逐漸轉為東或東南
圖六、定位在大屯山,早晨5點Windy起霧預報顯示西北部與桃園沿海地區有霧。
圖七、從陽明書屋的即時影像得知,高空晴朗無雲而台北盆地有一層薄霧。
圖八、從即時影像中得知,台北盆地中有霧,而畫面偏左可看到台北101。
圖九、從中央氣象局觀測大屯山資料中,竟然大屯山上的濕度能低到20~30%,前述的分析圖也顯示台灣處於高壓迴流區,推測台北地區低層處於逆溫層中,導致水氣無法上升,因此大屯山才可能如此乾燥。觀察這種霧的紋理與細節,平順而不濃,類似一層面紗,日出不久後即會被揭穿,推測可能是輻射冷卻所造成的輻射霧。
圖十、高壓迴流示意圖
四、衛星雲圖
霧的觀測無法使用雷達迴波來預測,那是否能用衛星雲圖來知道當時的情況,理論上是可以,但單看雲圖會有點難判斷,不過也舉些例子來探討:
圖十一、圖中是前述高壓迴流例子的同一天,紅色的區域代表低雲分布,除了紅色分布區域外,也可得知台灣目前上空晴朗無雲,但只看這張雲圖無法得知是低雲還是霧,不過看嘉義與台南的沿海地區,大概可以判斷是霧,桃園沿海地區亦有低雲或霧。
圖十二、2018.2/19, 2/20,一團很濃的平流霧在西北部外海,輻射霧通常不太可能在海上產生,且亦不會大範圍移動。
圖十三、桃園沿海的高速公路即時影像捕捉到起霧的畫面
圖十四、機場濃霧預報也是一個情報來源,而且準確度一定比自己看來得準。2/19的晚間新聞已預報晚間至明日清晨有濃霧
圖十五、臺北盆地的風向於2/19下午開始大致穩定為西或西北,外海的該團平流霧可能得以進入北部區域
圖十六、台北盆地2/20清晨的風向大致為西南或西
圖十七、大屯山2/20清晨的風向大致為南風與西南風
圖十八、當日大屯山出景 (2018/2/20,約早上5:30),平流霧分別從西部與北部進入,甚至爬升至七星山往下形成眼前的雲瀑漩渦
五、結論
綜上所述,冬季溫度變化為一週期,冷高壓來臨前的鋒前暖區 - 冷高壓通過 - 冷高壓出海變性 - 高壓迴流,再接續冷高壓來臨前的鋒前暖區之循環,溫度分別是暖,下降,逐漸回溫,暖,下降。
風向大致也是分別從北、東北,轉至東、東南,再從南、西南、慢慢轉成西、西北,最後鋒面通過時再轉北與東北,大致上為順時鐘旋轉。
所以依照上述的天氣型態,臺北盆地很有可能會起霧的日子大致上為:
台灣處於鋒前暖區
冷高壓出海變性
台灣處於高壓迴流區域
從地面天氣圖可以快速了解當時與未來幾天的天氣型態,風向也為一項重要指標,不過通常是前面三種天氣型態的因素才決定風向。理想情況是長時間都維持同一個風向,不定向風會增間判斷的難度。此外,盛行東北風時,也就是北部變冷變濕時有非常高的機率不會有雲海,幾乎都是直接大白牆。
此外,相對濕度大約80%以上、微弱穩定的風 (風力過強或無風皆不利於雲海的形成) 也得做為判斷要素,但還是以前述天氣型態為大前提。
當然也是有不屬於上述天氣型態而出雲海的日子,不過通常不太能掌握,且是隨機出現。至於滿足上述出現雲海的條件,選擇的拍攝地點亦有可能是白牆,例如台北盆地的雲海高度比觀音山高或大致與觀音山同高,此時於觀音山拍攝當然直接臉黑,不能因為這樣就說沒出景,務必要慎選拍攝地點。此外,超低海拔的雲海出現機率非常低,例如關渡大橋高度的霧、於美國舊金山金門大橋還低的霧等,可能都一年甚至好幾年才會出現一次,可遇不可求。
六、拍攝地點
以下列出一些拍攝地點:
大屯山助航站、七星山頂、觀音山硬漢嶺
五分山、汐止大尖山、汐止五指山、基隆山、九份茶壺山、樹梅坪停車場、不厭亭
林口大棟山、佛陀世界、土城山區等
七、即時影像
陽明山國家公園 (https://cctv.taskinghouse.com/yms/)
全國空氣品質監測站 - 分別觀看:
陽明、環保署大樓、林口、新莊 (https://cctv.taskinghouse.com/epa/)
參考資料:
1. 交通部民用航空局,2014 : 臺灣地區春季大霧經驗預報之量化。
2. 楊志文 : 淺談農曆春節(一、二月)桃園機場大霧成因,飛航天氣第九期。
3. 簡慶芳 : 濃霧、中正國際機場與低能見度。
4. 闕珮羽 : 桃園機場霧季天氣分析與測報作業。
5. 邱馨誼 : 撥開迷霧∼探討台灣近 30 年來起霧現象。
6. 易聖博、陳家餘、彭定弘 : 臺南地區有霧日成霧氣象因子統計分析及其綜觀天氣分類。
7. 吳昱德、林裕豐、張瑞昌,2014 : 2014年春季清泉崗機場低能見度及低雲幕現象個案分析研究。
8. 風景獵人,2012 : 大屯山雲海預測分析法
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