一、概要

火燒雲或火燒天,是指發生在日出或日落時,因太陽光受到大氣"散射"作用,造成天空與雲底形成橘或紅色的現象,氣象稱為霞。太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光所構成,將這七種顏色混合在一起得到白色,這七種顏色光的"波長"是由左到右遞減,而能量是由右到左遞減,造成散射的因素主要是光的波長。

散射分為瑞利散射與米氏散射,火燒雲中的散射為瑞利散射,在大氣或空氣中,存在許多懸浮粒子與水氣,當這些懸浮粒子的半徑小於太陽光波長的半徑,就會對入射光(太陽光)造成散射。波長越長的光,抗散射能力較強或被散射的量就越少,因此紅光在太陽沉下地平線後,相對於其他顏色的光尚能穿越較厚的大氣層。


天空的藍色亦是瑞利散射所造成,藍光波長較短,因此較容易被大氣散射(大部分),當還未到達其他顏色的光能到達的距離時就被散射掉,並瀰漫在天空中,所以天空呈現為藍色即是如此。而其他光因為還未被散射或遭散射的量遠小於藍光,可以到達藍光不能到達的距離,這數個顏色的光混合在一起則呈現為其他顏色,例如太陽光在正中午的時候為白色,因此時太陽光到達觀測者地點的距離最短(垂直直線),光遭散射的量相對少,大部分顏色的光能到達觀測者所處之位置。

當日出前或日落後拍攝位置不變,太陽光要穿越大氣層的距離比其他時刻(例如正中午)來得長,越長的距離中光被散射的量就會越多,除了橘紅色的光還未被完全散射或抗散射能力較強外,其他光還沒到達拍攝者都被散射完,自然也無法看到。所以日出前或日落後的特定時刻,只剩紅光能通過大氣層到達觀測者的上空,照射觀測者上空的雲底,雲底反射紅光至觀測者的眼睛中,成為火燒雲。此外,物體的顏色是該物體沒有吸收或吸收量極低,進而將該顏色反射到觀測者的眼睛中。例如植物的葉子大部分為綠色就是沒有吸收綠色而反射綠色。

 

二、判斷基準

1.火燒雲通常發生在日出"前"、日落"後"。因光入射角緣故,所以雲的高度不能太低與太高,過低的雲紅光入射的角度照不到雲底,雲太高人類看不到,且越高的雲理論上溫度越低,雲內部的水氣會凝結成冰晶,冰晶反射光的能力極佳,反射到觀測者的紅光多,看到的顏色會越濃或鮮豔,最理想的雲層為中雲族(高層雲或高積雲)與不會過高的高雲族(卷雲、卷積雲、卷層雲)。

2.能見度,通常能見度越高越有利光的行進,若空氣汙染嚴重或光行進的途中有大量的雲層遮擋,導致光無法到達拍攝者所處位置的上空,也不會產生火燒雲。所以不能只看觀測者所在區域的能見度,也要看東方海域或西方中國大陸沿岸的能見度,例如颱風已經在台灣東方幾百公尺以內,颱風的對流雲系,垂直發展從低到高都有,日出前光線無法穿越颱風,自然也看不到 。相反的若欲拍攝日落火燒雲,大陸沿岸或沿岸再往西的區域有午後發展起來的強對流天氣系統,一堆雲擋在光行進處,自然也無法到達拍攝者的位置。

3.高氣壓籠罩台灣本島時通常較不會有火燒雲,高氣壓的天氣雖為晴朗且能見度高,但因下沉氣流或沉降作用,抑制懸浮粒子與水氣的上升,不利於雲的生成,所以時常看到颱風前數日天氣極好,晴空萬里又無雲,此時就算有紅光也沒有用,因為沒有適當的雲反射紅光,自然也無法形成火燒雲(當然也是有高氣壓天空有很多雲的時候)。需等到颱風的"外圍"環流影響,中高雲層進來,此時因仍處於能見度較佳的情況,火燒雲的機率就大增。但颱風"本體"一旦非常接近或登陸,火燒雲的機率就大低,因此颱風接近的時機點也是非常重要。每個颱風的性質不一,颱風走的路徑也相異(朝向北台灣、朝向南台灣、穿心颱),理想狀況是接近但不到登陸,能拍大景又不會造成過多的災害。

4.颱風只是一個指標,颱風接近台灣的前幾天開始觀察外在環境,若晴朗無雲,中國大陸沿岸與附近區域能見度也高,常會有霞光。當颱風中的低雲或雨雲太接近台灣,就算接近時機點接近落日時分,不是下雨就是能見度差,也不會有火燒雲的出現,所以還是要看衛星雲圖來判斷颱風結構。颱風外圍環流通常會先到達台灣本島上空,外圍環流伴隨著中高雲族,亦可能有許多低雲,需視每個颱風的特性,有些颱風的外圍環流與颱風本比非常緊密,有些則很鬆散。有時衛星雲圖中颱風明明外圍環流已經有一部分在台灣上空卻沒有下雨,又或是外圍環流還沒到台灣上空就已經開始颳風下雨都是有可能的(例如共伴效應)。

5.通常"雲底"高度至少要海拔2000公尺以上才比較有機會燒起來,若在高山上因拍攝者的高度通常已經接近1~2公里以上,向上看的雲也比較高。中高雲才有機會燒,亦即雲的底部高度越高,被紅光照到的機會越高,而由衛星雲圖中的色調分離圖觀察,是觀測到"雲頂"的高度而非雲底的高度,但通常雲頂的高度越高,雲底的高度也會隨之提高,例外為直展雲,雲底與雲頂的高度差極大。以下列圖片為例:

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台灣本島上空有一大片對流雲系盤據,根據上圖顯示,我們只能知道該團雲系的雲頂高度非常高,但無法得知雲底的高度為何

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溫度會隨高度的提升而下降,所以越高的雲頂溫度越低,也能推定雲底的高度也越高,但真實是否如此就不一定,只能說是一個指標

高雲會燒低雲不燒.JPG

圖片中燒起來的雲為中高雲族,而偏下方的黑雲之所以黑,代表紅光找不到,所以大致上能推知圖片中黑色的雲為低雲

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此外,霞光並不是會發出藍色的光束,而是因那部分光行徑路徑中被雲遮擋,形成一個缺口,太陽光中的藍光仍大部分被散射,所以此缺口看到的是原本的藍色天空,並非有一道藍色的光束,請看下圖。

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圖片的中間有一到藍色的缺口,並非有一道藍光,而是因該方位光行進的途中被雲層擋住,導致該區域的光過不來,而看到藍色的缺口是原本天空的藍色,也就是藍光被散射並瀰漫在大氣或高空中。

三、雲圖實例

實例1:

2018.7.10 - 早上9點.JPG

2018.07.10 - 瑪麗亞颱風於早晨9點的衛星雲圖,從此張衛星雲圖分析,颱風位於台灣東方海域數百公尺內,可說是很靠近。

此日或前幾日若前往拍攝"日出",極高的機率不會有火燒雲,因為颱風在東方海域上,阻擋了日出時光的行進,自然不會有火燒雲,可能連太陽都看不太到。

此日夕陽究竟有沒有燒? 就北部而言是完全沒有,該日中午開始就湧入大量的低雲與雨雲,到了下午2-3點時就開始飄著細雨,到夕陽時分雨也沒停反而更大,只能判斷是颱風的結構緣故,外圍與本體非常緊密。


實例2:

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2018.9.3 - 燕子強颱往日本方向行進

從此張衛星雲圖分析,颱風位於台灣本島偏東北方,距離也不是非常近。此日早晨的日出如何? 因沒有擷取早晨的雲圖,不過就颱風行進的路徑來判斷

此颱風是一路向西北方向前進,所以大概也能得知日出時阻擋了光行進,且台灣本島上空並沒有會燒的雲。

那夕陽的狀況如何? 觀察中國大陸沿岸似乎有一點點的雲,不過量非常少且分布稀疏,不太會阻擋夕陽時光線的行進,能見度算高。

不過因台灣本島上空沒有太多的雲可以燒,所以就只有些雲彩而已,如下圖所示

 

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實例3:

為何康芮颱風接近卻沒有燒2.JPG

2018.10.3 - 康瑞颱風外圍接近台灣,沒有登陸台灣本島反而是轉向日本。由此圖可知,右半部的紅黃色區塊屬於中高雲層,也就是會燒的雲,但最後並沒有移入台灣本島上空,所以也沒機會燒。

雲圖上本島上空雖有淺白的雲系,此種雲系屬於偏低的雲種,由即時影像觀察得知比大屯山稍微再高一點,估計不會超過2000公尺,結果當然也是沒有燒。

 

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2018.10.5 - 康瑞颱風遠離台灣朝向日本前進,從Windy的meteogram得知,夕陽時會有一整塊的中雲層在台灣上空,高度約在2000公尺以上,火燒雲的機會就大增。同日的大稻埕確實有燒,但因雲層高度恰好在臨界邊緣,燒的時間不到2分鐘。

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實例4:

玉兔颱風1.JPG

2018.10.27- 玉兔強颱,上圖所示颱風的結構非常扎實且颱風眼清晰可見,颱風左側的外圍環流也很清楚,中國大陸區域整體晴空萬里,能見度非常好,水氣都被這颱風吸收光了。

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2018.10.30 - 玉兔颱風從一開始偏向會登陸台灣南部,一直向南修正,到最後只有外圍環流影響南部,從兩張圖可知早上與黃昏時的情況差距甚大,外圍雲系進來台灣本島上空的時機非常好,且沒有帶入過多的雲雨或低雲,但是從日期可知,颱風所處季節在秋季,此時已有微弱的東北季風吹拂北台灣,與颱風造成共伴效應,北部在下午開始因共伴效應而移入了大量的低雲與雨雲,到最後整個籠罩北部,最後也看不到火燒雲,不過可以看到天空透出微微的粉色。

 

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最後是桃園以北烏雲密布,新竹開始以南的區域都有出現大片的雲彩。


四、小結

從上述幾個例子得知,衛星雲圖提供了大部分的判斷資訊,颱風位置、結構、外圍環流等,都能作為是否前往拍攝的依據

總結上面而濃縮成幾個拍攝火燒雲的判斷要點:

1. 颱風來臨前請前往拍攝夕陽 (前提是有外圍雲系移入),颱風過境後請前往拍攝日出,視情況決定是否拍攝日落

2. 中高雲才會燒,低雲與烏雲幾乎不會燒,雲層高度超過2000公尺以上燒的機會才會增加,以下的話可能就選擇忽略

3. 拍日出請看東邊有無遮蔽的雲,拍日落請看中國大陸沿岸有無遮蔽的雲

4. 請提早日出時間的30分鐘到達現場,日落後不要急著走,至少再等15 - 20分鐘

5. 看了雲圖後請理性判斷,不要妄想著會出現奇蹟。根據以下雲圖,東部外海一團高度很高的對流胞,西部沿岸也有一團對流胞,

代表99.87%日出或日落不會有火燒雲

不用出門的雲圖3.JPG

6. 不是只有颱風接近時才有機會燒,平常沒有颱風的日子也是有可能,例如變天前或天氣即將轉趨穩定都有可能,如同以下諺語:

Red sky at night, sailor's delight. Red sky at morning, sailor's warning. (源自聖經, Matthew XVI: 2-3 )

早燒不出門,晚霞行千里

早晨火燒雲代表大氣中水氣豐沛,高空雲朵發展良好,有天氣系統即將移入,夕陽火燒雲代表西方能見度極佳,水氣量少,天氣逐漸轉趨晴朗穩定,不過以上只是一個通則而已,時常也有例外。

 

 

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