2016年9月28日

高空的風怎麼吹,天空的雲怎麼飄

自從開始架了攝影機定點定時觀測之後,對大氣流動有更進一步的認識了。

例如,以前我看著天上一片層雲時,很難想像它是會動的(因為就一整片,看起來都不動啊),可是透過縮時攝影之後,就可以看到層雲實際移動的樣子。

再來是天上的雲都是同一個方向飄動的吧?喔不,看了縮時攝影之後,才發現跟我想像大不相同的。

比方說這個梅姬颱風來前的縮時攝影,就能明顯看到不同高度的雲流動方向是不同的。出現飛機雲的那個高空,大約一萬公尺,畫面中看來的方向是由右至左(而且還能看到我們這邊大概是會有三條不同的航線)。而接近地面的雲則是略往畫面左邊衝過來。



又或者是這個,20160922的縮時5倍看三層雲不同方向,在影片中約13秒的地方可以看到三種不同高度的雲往三個不同的方向流動


看到這樣的現象,我就很想要更進一步知道,有沒有實際的氣象資料可以和實際拍攝的影片互相對照呢?

幾年前去參觀臺北氣象站板橋站區,知道有幾個氣象站每天都有施放探空氣球,他們就有探測不同高度的方向資料,不過我找了一陣子,沒辦法在網站上找到這方面的氣象資訊,只好暫把這事情擱著。

結果剛好這兩天颱風來,關注windyty這個風場視覺化的網站時,讓我看見曙光啊!原來在windyty就可以在網頁的右下角可以取得不同高度的風速風向資料,左下角則是可以選擇不同日期的歷史資料,看起來是從GFS(Global Forecasting System)取得的資料。

我找了前幾天的歷史資料和當天的實際影片對照,果然是能夠相對應。之前我在寫雲有多高這篇的時候,對於某些雲,就很想知道到底它們有多高,現在就能有更小範圍的資料了。比方說前面影片有個三層不同雲方向的,我大概就能從 windyty 推測出低層的大約是1000公尺的,中間層的大約2000-3000公尺,最高的則是9000-1000公尺那樣。

Windyty 9000m



其實要知道不同高度的大氣流動方向,還有其他方式,像是這篇當初去看煙火後,寫下的《費盡心思看煙火》時,發現只要看飄到高空的氣球方向,就知道高空氣球怎麼移動。

如果要看夜間的大氣流動,怎麼辦?晚上又拍不到雲,這也簡單,每年元宵節前後的放天燈,就是個觀察機會。

我就想啊,如果可以在放天燈時,架設一台地對空的攝影機垂直上拍。假設天燈上升速度是一致的,那麼藉由觀察天燈的視直徑變化和漂移路徑,不也就可以了解不同高度的大氣流動方向嗎?

還有還有,觀察住家或工廠的煙囪的煙流方向也可以喔,像我這部縮時在前十秒的時候(早上五六點拍的),可以看到右方有一個煙囪排煙,煙流剛出來的時候是往右飄的,但是到高一點的地方就是往左飄,顯然不同高度又是不同風向了。


在從windyty了解高空風向之後,我還是想找看看有沒有其他資訊可以告訴告訴我高空氣象(upper air),但是在中央氣象局翻啊翻的都沒看到,反倒是在台灣颱風資訊中心看到他們收集的各國數值天氣預報資料,其中香港天文台這方面的資訊耶(美國的也有,不過範圍太大了),他們有不同高度的渦度/流線/風向/風速資料。

直連的話可以到香港天文台,找電腦預報產品/電腦預測天氣圖
http://www.weather.gov.hk/nhm/nhm_uc.htm


另外也在國家災害防救科技中心(NCDR)的天氣與氣候監測網裡頭的天氣監測/分析圖集找,可以找到日本氣象廳繪製的700hPa和300hPa天氣圖
http://watch.ncdr.nat.gov.tw/watch_analysis.aspx


不過看這個高空天氣圖的時候,一開始其實看不懂,為什麼不是直接標示這是多高的高度,而是要用多少百帕斯卡,然後再跟你說這相當於多高,例如850hPa的高度約1500米、700hPa是3000米。然後那日本的天氣圖標示還不太懂,怎麼數字那麼奇妙,不是熟悉的氣壓數字。

翻了資料看等壓面和等高面的關係,才知道這種畫法叫做等壓面圖,是把各地有相同氣壓的點的高度連線在一起。比方說下面圖片裡的上半部是700hPa的等壓面圖,就是去看各地的700hPa的地方在多高的地方,然後把一樣高度的地方連線在一起。假設台北和桃園的700hPa都在3000公尺高的地方,那兩點就能連線,而新竹和苗栗的則是在3200公尺高,那就是這兩個一樣高度的連線在一起,所以其實就像是畫等高線圖一樣。
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參考一下這文件--電腦預測天氣圖背景資料,不同氣壓對應的海拔高度大約就是這樣
氣壓 大約海拔高度
200 百帕斯卡 12,000米
500 百帕斯卡 5,600米
700 百帕斯卡 3,000米
850 百帕斯卡 1,500米

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