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香港高空观测百年历史

1921年 - 1930年代
1921 - 开始高空观测
天文台的高空气象观测始于1921年,当时是在天文台位于尖沙咀的总部施放测风气球,然后利用经纬仪追踪测风气球来计算高空风向风速。
工作人员手持测风气球
天文台职员在1930年代于尖沙咀的总部施放测风气球。相片中左面的工作人员手持测风气球。
工作人员操作经纬仪
工作人员操作经纬仪
工作人员操作经纬仪,记录气球的方位和仰角,从而计算出高空的风速和风向。
(照片由天文台前台长希活先生家人提供)
1924年 - 天文台首次与皇家空军合作利用飞机探测高空温度
1938年 - 远东飞行训练学校开始为天文台提供高空温度及湿度观测资料
1940 - 60年代
1949 - 利用无线电探空仪
在1949年,天文台总部装置了首套无线电探空系统,每日上午 8 时进行常规高空探测。天文台职员会以人手将挂上无线电探空仪的气球注入氢气及释放。在气球上升的过程中,无线电探空仪将测量到的高空气温、湿度及气压数据,用无线电波送回天文台总部地面站。至于测量高空风向风速方面,则依靠天文台总部屋顶的一部经纬仪来追踪气球,从而计算出不同高度的风向和风速。
天文台职员在天文台总部屋顶利用经纬仪来追踪气球
天文台职员在天文台总部屋顶利用经纬仪来追踪气球,进行高空气象观测的试验。(照片由天文台前副台长史他白先生家人提供)
天文台职员于香港天文台总部的1883大楼前准备施放高空探测气球
天文台职员于香港天文台总部的1883大楼前准备就绪,即将施放高空探测气球。相片中最左面及中间的工作人员分别手持探空仪器和探测气球,当时仪器体积较大及较重,需要专人负责操作。(照片由天文台前台长岑智明先生提供)
1951 - 京士柏高空气象站启用
由于天文台尖沙咀总部周围的建筑物逐渐增多,不再是进行高空气象观测的最佳地点,天文台在京士柏一个小山上觅得一个更适合施放探空气球的地方,在1951年建立了气象站。由1951年6月1日开始,每日上午8时的常规高空气象观测改爲在京士柏进行。该站在最初成立时,名为京士柏高空气象站,并在 1960年代随着站内地面气象观测的增加而改称为京士柏气象站。
嘉宾观看探空气球升空
1951年11月9日,气象站的正式启用仪式中,嘉宾观看探空气球升空。(照片由天文台前副台长史他白先生家人提供)
时任港督葛量洪爵士在1951年11月9日到气象站主持正式启用仪式
时任港督葛量洪爵士(右)在1951年11月9日到气象站主持正式启用仪式。时任天文台台长希活先生(左)向葛量洪爵士讲解新设备如何运作。 (照片由希活先生家人提供)
1951 - 雷达追踪气球
到了1951年,测量高空风的技术更进一步,高空探测气球除了挂上无线电探空仪外,亦加上一个雷达反射器,工作人员借助装设于地面的陆军雷达来追踪雷达反射器,测定其距离、方位及仰角,从而计算上空的风向和风速。
相片中的陆军雷达能追踪系于高空探测气球的雷达反射器的位置,从而测量高空风。(照片由天文台前台长希活先生家人提供)
1954 - 增加每日高空观测次数
由1954年10月16日开始,除了每日上午8时的常规高空温度、湿度、气压、风向和风速测量外,亦加上在清晨5时、下午5时和晚上11时进行高空气象观测,但只测量风向和风速。因应世界气象组织的要求,自1957年4月1日开始,这三个时间提前到清晨2时、下午2时和晚上8时。
 
1969 - 1月1日开始,晚上8时的观测也涵盖温度、湿度和气压测量
京士柏早期的高空气象观测
早期在京士柏进行高空气象观测
早期在京士柏进行高空气象观测,利用雷达(装设于建筑物屋顶上)来追踪探空气球的位置。
初期的高空气象观测需合共三人之力方可完成,分别负责操作配备了风车的无线电探空仪、释放探测气球和操作雷达追踪气球(请参看默片)。
1970 - 90年代
1978至79 - 在船上施放探空气球
在1978-79年,天文台参与世界气象组织的全球性天气实验,在海军舰只和商船上施放探空气球,以收集南海上空的气象数据。
天文台于70年代在南海船只上施放探空气球
天文台于70年代在南海船只上施放探空气球
1981 - 使用微科拉探空系统
到了1981年,一套微科拉(MicroCORA)探空系统在京士柏气象站投入服务,把温度、湿度和气压信号使用403 MHz频道传回地面站,系统自动把信号转化成为可用数据,不需再经人手计算。而高空测风技术也有新突破,该系统利用全球「奥米茄」长程导航站网的甚低频信号(10-13 kHz)的相位差来确定探空仪的位置,从而推断高空风向和风速,无需再用雷达追踪探空仪位置的方法。
 
1992 - 成为全球气候观测系统(GCOS)成员
在1992年,由世界气象组织、联合国教科文组织等单位筹措的全球气候观测系统Global Climate Observing System (GCOS)成立,京士柏气象站亦成为该系统高空网络GCOS Upper-Air Network (GUAN)的一员,为监测气候变化作出贡献,现时全球共有超过170个GUAN高空气象站,每日在香港时间上午8时和晚上8时一同释放探空气球收集高空天气数据。
1993 - 探空工作数码化
- 开始测量高空的臭氧及辐射
在1993年,天文台引入数码科拉(DigiCORA)探空系统,可支援特别设计的探测元件来测量高空臭氧含量和伽马及贝他辐射水平,自此天文台每周一次在京士柏气象站观测高空臭氧量,及每年定期在不同的天气情况下进行高空辐射探测。
1993年2月26日进行首次高空辐射观测时使用的探测仪
1993年2月26日进行首次高空辐射观测时使用的探测仪,左边和右边的探头分别是量度贝他和伽马辐射的盖革弥勒(Geiger Müller)管。
1993年3月4日进行首次高空臭氧观测时使用的探测仪
1993年3月4日进行首次高空臭氧观测时使用的探测仪,右下角是电池,电池内的电解液与空气中的臭氧产生电化作用,产生的微弱电流强度跟臭氧浓度成正比。
天文台职员正在操作数码科拉(DigiCORA)探空系统
天文台职员正在操作数码科拉(DigiCORA)探空系统
 
1997 - 使用全球卫星定位系统(GPS)
至1997年,探空仪开始使用全球卫星定位系统(Global Positioning System, GPS)测风技术,令高空风观测更进一步。在探测过程中,无线电探空仪和地面站均装有特别天线接收GPS信号,计算出高空风向和风速。天文台在1999年也引入「罗兰-C」无线电导航系统来定位和测量高空风,作爲GPS技术以外的另一选择。
无线电探空仪的演变
重量 : 1235g 1.6.1951 - 1968 1969 - 17.11.1974 重量 : 280g 重量 : 280g 18.11.1974 - 1980 1981 - 1983 重量 : 256g 重量 : 220g 1984 - 2005 2006 - 6.11.2016 重量 : 250g 重量 : 80g 7.11.2016 -       
在50至60年代,在京士柏使用的无线电探空仪体积颇大及相当重,仪器连电池重逾一公斤。随着科技进步,零件渐趋细小,气象站在1969年引入新款的探空仪,重量大幅减至280克。自2016年,天文台采用了最新型的无线电探空仪,重量只有80克。
2000年代至今
2000 - 成为全球大气监测计划的臭氧监测站
由2000年开始,京士柏气象站成为世界气象组织全球大气监测计划的臭氧监测站,每周一次的观测数据送交世界臭氧及紫外线数据中心存档,供世界各国气象机构和学者作研究之用。
WMO GAW Programme
京士柏气象站为世界气象组织全球大气监测计划的臭氧监测站
2004 - 自动高空探测系统启用
在2004年,天文台在京士柏气象站装设了当时东南亚首台全自动高空探测系统,自动将气球充气及发放,不但降低运作成本及提升工作效率,更保障员工的工作安全。在2008年,天文台以氦气取代氢气为气球充气,进一步保障员工的安全。
京士柏气象站的全自动高空探测系统
京士柏气象站的全自动高空探测系统在2004年启用,是当时东南亚首台该类系统。
2014 - 应用流动高空探测系统
2014年,天文台添置了一套便携式的高空探测系统,在有需要时可以到香港不同地方施放气球,加强探空工作的流动性及应用,以便获取所需的气象数据。
天文台工作人员操作流动高空探测系统施放气球
天文台工作人员操作流动高空探测系统施放气球
2015 - 进行南海探空试验
2015年6月,天文台人员利用流动探空系统,在一艘由香港驶往新加坡的货柜轮上,进行海上的探空试验。
航程中施放探空气球的地点
航程中施放探空气球的地点
调较流动探空系统的天线
调较流动探空系统的天线
在船上为气球充入氦气
在船上为气球充入氦气
2018 - 高空探测工作获ISO 认证
京士柏气象站的探空工作在2018年3月成功获得国际标准化组织的ISO 9001:2015认证,进一步肯定同事的专业工作。近年,天文台成功通过认证机构对京士柏气象站的重新审核,再次肯定天文台提供的优质测量服务。
ISO 9001:2015 证书
天文台京士柏气象站及辐射测量室获得的ISO 9001:2015 证书
2019 - 获世界气象组织授予证书表彰长期贡献
在2019年11月,京士柏高空气象站获世界气象组织授予证书,以表彰其为全球气候观测系统高空网络(Global Climate Observing System (GCOS)Upper Air Network, GUAN)作出的长期贡献。
2019年11月接受全球气候观测系统(GCOS)网络经理Tim Oakley先生授予证书
天文台前台长岑智明先生(右)在2019年11月接受全球气候观测系统(GCOS)网络经理Tim Oakley先生(左)授予证书,表彰天文台的高空气象站为该系统的高空网络(GUAN)作出长期贡献。
2020 - 施放低温霜点湿度计探空气球
在2020年,京士柏高空气象站成为世界气象组织的全球气候观测系统基准高空网络(GCOS Reference Upper Air Network, GRUAN)候选成员,按要求每月施放低温霜点湿度计探空气球一次,为气象界提供长期且高品质的高空大气水汽含量数据。
天文台人员在京士柏气象站施放低温霜点湿度计探空气球
天文台人员在京士柏气象站施放低温霜点湿度计探空气球
2021 - 获世界气象组织认可为百年高空观测站
2021年,香港高空气象观测站成为全球首个获世界气象组织认可的百年高空观测站。
世界气象组织授予香港高空观测站的长期观测站认可证书
世界气象组织授予香港高空观测站的长期观测站认可证书