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盛夏臭氧事件的遠因近因

撰文:林超英

7月17日下午2時香港數個地點的臭氧數字超過200微克/立方米(以下簡稱為”單位”),相比香港的空氣質素指標160單位,是十分常高的水平,涉及的觀測站由東向西是塔門、大埔、元朗、屯門和東涌(圖1),大概為日曬造成的海風與背景的西至西北風匯聚的地方,圖中以綠色虛線標記,其後各地數字繼續飇升,甚至有超過300單位的紀錄,本文只談到下午2時的情況,從案例展示這類事件的遠近因。

圖1 2019年7月17日下午2時香港境內臭氧水平和地面風向 (來源:臭氧數據–環保署; 底圖–天文台)

這次高臭氧事件要從前兩天基本上吹西南風說起,那時空氣來自海洋,所以相對乾淨,但是由於熱帶低氣壓丹娜絲從東方移近(註1),本地的背景風向轉為大致西至西北,見今天(17日)早上8時京士柏氣象站的高空探測數據(圖2)和地面觀測站報告(圖3),隨着風向的轉變,空氣源頭變成內陸,人類造成的污染物隨風來到香港,今早早上赤鱲角的能見度下降與風向轉變基本上同步(圖4)。


熱帶氣旋移近的另一連帶現象是下沉空氣和陽光普照的晴朗天氣,把西至西北風污染空氣裏的氮氧化合物轉化為臭氧,曬了整個上午後通常在午後兩三點達到高水平,然後視乎境內氣流的具體情況,各處或升或跌。


為甚麼臭氧最高水平不是均勻分布呢?一方面因為香港多山,另方面必須了解上午至下午香港境內風向的變化。由於太陽曬射,陸地升溫,推動海風出現,香港東面吹東風,西面則西風顯得更有組織,到了11時,雙方碰頭匯聚的地方成為一條輻合線(圖5),圖中以綠色虛線標記,大致走向是筲箕灣-沙田-沙頭角,氣流匯聚的地方也是污染物堆積之處,成為潛在高臭氧水平的黑點,不過11時太陽仍未到最高處,要等到下午2時左右才見臭氧高潮,而這時輻合線已經推進到新界北區-屯門-東涌一線,於是形成圖1所見最高臭氧數值分布的情況。


香港高臭氧的日子往往與颱風從東面移近有關,環流令香港吹大致來自西北的風,帶來內陸的污染空氣,尤其是氮氧化合物,颱風前方的晴天又把污染物在陽光曝曬下化為高水平臭氧,再加上海風作用把污染物困住,在香港境內造成局部地區的特高臭氣水平。


物理世界是相對簡單的,但是今天的臭氧事件已經涉及多元因素,包括:遠因(區域空氣污染、香港位置及山勢)、中因(熱帶氣旋)、近因(海風)等,更何況人世間複雜得多的社會現象,任何以單一因素去解釋香港眼前事件都是過度簡化的嘗試,是不科學的,必須集眾人智慧,跨學科和跨時空去審視,才能見到多維的圖像,才有可能想像未來要做甚麼去避免重蹈覆轍。


註1 2019年7月17日上午8時天氣圖連結:http://www.hko.gov.hk/wxinfo/currwx/wxchtbig_uc.shtml?chart=2019071708


圖2 2019年7月17日上午8時京士柏氣象站高空探測數據:低空500米以下吹西至西北風 (來源:香港天文台)

圖3 2019年7月17日上午8時地面風向 (底圖來源:香港天文台)

圖4 赤鱲角風向及能見度:7月17日清晨能見度開始下降 (底圖來源:香港天文台)

圖5 2019年7月17日上午11時地面風向:海風從東面進入陸地,綠色虛線標記與背景風匯聚的地方 (底圖來源:香港天文台)