引言

近年天氣越見反覆,降雨量越見難以預測,批評及質疑天文台暴雨警告系統的聲音不絕於耳。有見及此,本文將以數據為基礎,釐清天文台發出暴雨警告的條件。

根據天文台網頁所述,「紅色暴雨警告信號表示香港廣泛地區已錄得或預料會有每小時雨量超過50毫米的大雨,且雨勢可能持續」。因此,假設天文台發出暴雨警告訊號有以下三個因素:

  1. 每小時降雨量達一定毫米;
  2. 廣泛地區錄得大雨;
  3. 雨勢可能持續。

數據

文中依賴的降雨量及暴雨警告等數據,均來自天文台網頁由2016年5月至9月期間發布的氣象消息。紅色暴雨警告發出共4次,分別是2016年5月10日7時及11時、2016年8月10日6時及2016年8月28日凌晨0時。

下圖顯示2016年5月至9月期間,香港各區錄得的總降雨量(藍圈尺吋)及最大降雨量(縱軸),紅色及黃色暴雨警告生效時期分別以紅色及黃色直線顯示,各色水平虛線代表發出各警告的降雨量要求。

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降雨量數據總覧

以下三幅圖表中,紅色及黃色區域分別代表紅色及黃色暴雨警告生效時期,各色水平虛線代表發出各警告的降雨量要求,各折線代表香港各區當時的降雨量。

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2016年5月10日兩次紅色暴雨警告生效前後降雨量(毫米)

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2016年8月10日紅色暴雨警告生效前後降雨量(毫米)

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2016年8月28日紅色暴雨警告生效前後降雨量(毫米)

條件一:每小時降雨量達一定毫米

利用發出紅色暴雨警告時的每小時降雨量,比對發出黃色暴雨警告時或無暴雨警告時的每小時降雨量,以單層決策樹(decision stump)去推算發出紅色暴雨警告的降雨量要求。

推算降雨量要求,會從每小時總降雨量、每小時最大降雨量及每小時平均降雨量三個方向著手,在每組觀測(observation)中各推算出一個最能分辨出紅色暴雨警告時的降雨量。另外亦會以每小時總降雨量、每小時最大降雨量及每小時平均降雨量來組建一個單一模型來進行推算。

推算出的結果分別是584.5毫米每小時總降雨量、68毫米每小時最大降雨量及37.61毫米每小時平均降雨量,單一模型的推算結果是584.5毫升每小時總降雨量。以下三幅圖表中,紅色虛線代表推算結果,紅點、黃點及灰點分別代表發出紅色暴雨警告時、發出黃色暴雨警告時及無警告時的每小時降雨量。

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每小時總降雨量(毫米)

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每小時最大降雨量(毫米)

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每小時平均降雨量(毫米)

註:推算發出紅色暴雨警告所要求的每小時總降雨量、每小時最大降雨量及每小時平均降雨量要求的查準率(precision)及查全率(recall)分別是.75/.75、0/0及.75/.75。

條件二:廣泛地區錄得大雨

以發出紅色暴雨警告時超過各警告的降雨量要求的區份數量,比對發出黃色暴雨警告時或無暴雨警告時超過各警告的降雨量要求的區份數量,同樣以單層決策樹推算廣泛地區所指的區份數量。

一方面以超過各警告的降雨量要求的區份數量來進行推算,另一方面以兩組區份數量組建成一個單一模型來進行推算。

推算結果分別是4個區份錄得超過紅色暴雨警告所要求的50毫米降雨量及6.5個區份錄得超過黃色暴雨警告所要求的30毫米降雨量,而單一模型的推算結果是4個區份錄得超過紅色暴雨警告所要求的50毫米降雨量。下圖中,紅色虛線代表推算結果,紅點、黃點及灰點分別代表發出紅色暴雨警告時、發出黃色暴雨警告時及無警告時超過紅色暴雨警告所要求的50毫米降雨量及超過黃色暴雨警告所要求的30毫米降雨量的區份數量。

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超過紅色暴雨警告所要求的50毫米降雨量的區份數量

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超過黃色暴雨警告所要求的30毫米降雨量的區份數量

註:推算廣泛地區所要求的超過50及30毫米降雨量的區份數量的查準率及查全率是1/.75及0/0。

條件三:雨勢可能持續

以紅色暴雨警告生效前後超過所要求降雨量的時間(以小時計),計算平均持續時間;以紅色暴雨警告生效時間,計算平均生效時間,估算天文台預測當時雨勢持續時間。

根據數據顯示,平均持續時間及平均生效時間分別是45分鐘及118.75分鐘。下圖中,紅色虛線代表平均持續時間,紅點、黃點及灰點分別代表發出紅色暴雨警告時、發出黃色暴雨警告時及無警告時超過紅色暴雨警告所要求的50毫米降雨量的持續時間。

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超過紅色暴雨警告所要求的50毫米降雨量的持續時間(小時)

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紅色及黃色暴雨警告的生效時間(分鐘)

結論

由推算出的降雨量要求可見,撇除每小時最大降雨量來說,發出紅色暴雨警告有一個穏定而確實的降雨量要求,然而每小時總降雨量及每小時平均降雨量都不太符合50毫米這個準則。香港不同地區的雨勢普遍差異很大,以2016年5月21日凌晨3時為例,西貢區錄得122毫米大雨,但灣仔及觀塘區只有錄得2毫米幾近無雨的情況,相差高達120毫米。

香港各區雨勢不均,要求廣泛地區超過降雨量要求,很可能出現一兩處地區雨勢遠超準則,暴雨警告系統亦會因此變得遠離原意。再者,推算出的區份數量亦顯示,紅色暴雨警告時只有大概全港18區中的4區超過降雨量要求。

縱然香港暴雨形成得急促,一般只維持約一小時便散退,但天文台可能考慮市民安全及避免造成混亂,紅色暴雨警告都會發放長達約兩小時。

從以上可見,以全港性的降雨量指標作為準則並不能夠反映各區雨勢,以往行之有效的準則在近年郊區急劇都市化的情況下,誤差漸趨擴大而明顯,作為保障市民安全及避免市面混亂的指引,漸漸因誤差擴大而失去指引性。

後感

天文台於早前推出的局部地區大雨報告,指在彌補暴雨警告系統的不足,但局部地區大雨報告指引模糊,全靠市民自行詮釋,無助於保障市民安全及避免市面混亂。一方面天文台需要清楚解釋局部地區大雨報告的作用,避免被市民無視而白白浪費一個彌補暴雨警告系統的機會;另一方面市民亦需要調整對整個雨勢警報系統的期望,自行預早計劃應變及協調,過於依賴指引無異於諉過於人。

參考