建立天文台的需要

香港在1841年開埠以來,不斷發展成為一個重要的貿易港口,要確保港口運作暢順和船隻航行安全,首先必須提供準確的報時服務。在上一期 [1] 的《香港桂冠論壇通訊》,香港天文台前台長岑智明先生談到觀象授時對航海的重要性,尤其是在海上需要一個準確時鐘來測定船隻的經緯度。早在1861年,香港社會已經有意見認為當時以鳴炮報時的服務不準確,提議設立一個以科學方法提供的準確報時服務。

香港位於華南沿岸,每年五月到十一月都可能受颱風侵襲。早在18世紀外國人在廣州黃埔港和十三行進行貿易時已經對颱風的影響有詳細記錄。當英國人在1841年佔領香港不久,於同年7月已經感受到颱風的威力〔圖1〕,在第一次鴉片戰爭中舉足輕重的英國海軍司令伯麥〔Gordon Bremer〕和香港第一任行政官義律〔Charles Elliot〕幾乎在1841年7月的颱風中喪命。到了1874年9月,史稱「甲戌風災」的猛烈颱風在香港和澳門造成嚴重傷亡〔圖2〕 ─ 香港 [2] 死亡人數超過二千,而澳門死亡人數更達五千,佔當時人口8%之巨。建立一個能夠監測風暴來臨和發出預警的機構顯得相當迫切。


圖1:記錄1841年香港颱風的一幅水彩畫〔圖片來源:格林威治皇家博物館 [3] 〕


圖2:1874年「甲戌風災」後中環海旁的災情〔圖片來源:蕭險峰先生〕

相比報時服務和颱風預警,地磁觀測對一般市民或許顯得陌生,但實際它對航海同樣重要。自古以來,在陸上和海上尋找方向都需要使用指南針。可是指南針所顯示的南北方向與地理的南北方向會有大少不同的偏差,這個偏差的角度稱為「磁偏角」〔magnetic variation / declination〕。磁偏角在地球不同位置都不一樣〔圖3〕,而且也會隨時間而改變。為了滿足海上航行的需要,地磁觀測也是當年一項重要的科學工作。時至今日,機場跑道方向仍是以地磁北極的方位角來代表的〔例如:07R跑道的“07”就是代表相對地磁北極70度方位角〕,如果想知道跑道相對於正北的方位角就需要知道磁偏角,而磁偏角因會隨時間改變而需要至少每隔數年量度一次〔圖4〕。


圖3:世界各地磁偏角的分佈〔圖片來源:美國國家海洋和大氣管理局 [4] 〕


圖4:香港國際機場的地圖左上方顯示磁偏角〔以VAR代表〕為磁北極以西3度,於2015年更新。〔圖片來源:香港民航處 [5] 〕

建立天文台的技術條件

要建立一個天文台,技術條件不可或缺。早在1829年,瓦布佩〔Robert Wauchope〕在英國樸茨茅夫建立世界第一個時間球提供授時服務,隨後於1833年,英國格林威治皇家天文台亦開始運作時間球〔圖5〕。準確的時間則分別由英國樸茨茅夫天文台和格林威治天文台所操作的中星儀〔transit instrument〕提供。


圖5:格林威治皇家天文台的時間球。〔圖片來源:維基百科 [6] 〕

在氣象服務方面,全世界第一所現代氣象機構 ─ 英國氣象局 ─ 由菲茨羅伊海軍中將〔Vice Admiral Robert Fitzroy〕於1854年建立〔圖6〕。菲茨羅伊在這之前已經很有名 ─ 他是小獵犬號〔HMS Beagle〕的艦長,於1831-36年與駐船博物學家達爾文〔Charles Darwin〕作了舉世聞名的航行,做就了達爾文偉大的著作《物種起源》。菲茨羅伊在1850年代安排船隻安裝氣象儀器以報告天氣,並且在每一個港口安裝氣壓計給船員在出海前參考〔圖7〕。他在研究1859年一場風暴後發展出繪畫天氣圖和預測天氣的方法,並於1860年建立懸掛風球的制度以預警烈風。更在英國設立多個氣象觀測站,利用電報把這些觀測站連結成為觀測網絡。第一個公眾天氣預測於1861年誕生。這一系列的措施正是現代氣象觀測、預報和預警服務的先驅。


圖6:約於1855年的菲茨羅伊海軍中將。〔圖片來源:維基百科 [7] 〕


圖7:奧克尼群島〔Orkney〕斯特羅姆内斯〔Stromness〕港的菲茨羅伊漁民氣壓計〔Fitzroy fisheries barometer〕。〔圖片來源:維基百科 [7] 〕

那麼,現代氣象設施和服務又如何在中國落地生根呢?與香港建立天文台又有什麼關係呢?這個問題就需要從1842年簽訂不平等的《南京條約》說起。清政府簽訂《南京條約》的後果除了割讓香港給予英國之外,還有將五個沿海城市闢為通商口岸。在太平天國之亂的情況下,為了有效徵收通商關稅,清政府與外國人談判後於1854年成立「大清皇家海關」〔Imperial Maritime Customs Service〕,總税務司〔Inspector General〕一職由英國人擔任。第二任海關總税務司赫德〔Robert Hart〕對在中國成立氣象設施發揮了舉足輕重的影響。首先,他於1869年開始在中國各地,尤其是港口和燈塔,利用西方氣象儀器建立氣象觀測站,這個重要的舉措一方面是回應日益增加的航運安全需要。而另一方面,這亦是考慮到電報網絡在中國尤其是沿岸城市逐漸發展起來,例如在香港,兩條分別通往上海和新加坡的海底電纜先後於1870年和1871年駁通〔圖8〕。這個由赫德一手促成的氣象觀測網絡對上海徐家匯天文台、香港天文台甚至整個東亞地區的氣象發展起了關鍵的作用。


圖8:約1884年接駁至香港的電報網絡〔圖片來源:Hong Kong University Press [8] 〕

至於地磁觀測技術,在著名物理學家高斯〔Carl F Gauss〕和韋伯〔Wilhelm E Weber〕的帶領下,歐洲早於1834年已經開始建立一個地磁觀測網絡。其後觀測網絡逐漸擴展至世界各地。1849年,俄羅斯在北京建立了一個地磁和氣象觀測台,到了1874年,上海的徐家匯天文台也開始進行地磁觀測。因此要在香港進行地磁觀測,技術上是沒有問題的。

建立天文台的計劃

在上述背景之下,量地官 [9] 派斯〔John M Price〕於1877年向香港殖民地政府提出建立天文台的計劃,選址在九龍尖沙咀艾爾尊山〔Mount Elgin〕,主要目的是為航海界提供準確的授時服務,讓抵港的船隻可以利用時間球服務來校準船上的航海鐘,而不需要把航海鐘送到專門調教鐘錶的公司來校準。派斯亦建議,在天文台成立數年後,可以加入氣象、地磁、颱風研究及警告甚至特別天文觀測等範疇。雖然這份建議受中國艦隊總司令雷特上將〔Admiral Alfred P Ryder〕支持,但時任港督軒尼詩〔John P Hennessy〕卻沒有把派斯的計劃送到英國殖民地部考慮。其後在1879年,雷華朗博士〔Dr Warren de la Rue〕代表英國皇家學會基爾委員會〔Royal Society Kew Committee〕向英國殖民地部提出另一個成立天文台的建議。這個建議後來在1881年經軒尼詩的副官,皇家工程師龐馬少校〔Major Henry S Palmer〕加強和修訂,一直被視為建設天文台的藍本。此建議中的天文台需要承擔三個主要任務:〔1〕進行氣象觀測;〔2〕提供觀象授時服務;〔3〕進行地磁觀測。基爾委員會更認為香港天文台位於研究氣象尤其是颱風的有利位置,這是考慮到位於香港的天文台可以填補當時已經成立天文台的馬尼拉和上海之間的空隙。但龐馬少校的修訂建議比當初派斯的計劃更為昂貴,軒尼詩一直都得不到英國殖民地部的撥款批准。最終,建議在軒尼詩卸任後經派斯再作修訂,尤其削減規模和經費,才於1882年獲得英國殖民地部批准在九龍尖沙咀艾爾尊山成立香港天文台。由派斯最初提出建立天文台的計劃到最後獲得批准,將近用了五年時間。在這五年之中,因應社會的需要,船政司 [10] 於1877年8月開始安排在船政廳懸掛風球和在水警輪鳴放風炮和懸掛風球。船政司並於1882年8月安排在英國軍艦HMS Victor Emmanuel 開始提供時間球服務。

天文台的設立

第一任天文司﹝即首任香港天文台台長﹞杜伯克博士〔Dr W Doberck〕〔圖9〕於1883年3月2日被委任並在7月28日和第一助理〔First Assistant〕霍格〔Frederick G Figg〕抵達香港。香港天文台在同年成立,成為一個政府部門,當年共有四名職員:台長、第一助理、第二助理〔Second Assistant〕和華籍文員〔Chinese Clerk〕。建於艾爾尊山上的天文台總部占地約1.62公頃〔4英畝〕,海拔約32米。樓高兩層的主樓具維多利亞殖民建築風格,建於1883年,位於山丘東部上〔圖10及圖11〕。


圖9:香港天文台首任台長杜伯克博士。〔圖片來源:香港天文台〕


圖10:香港天文台主樓,約攝於1893年或之前。圖中可見:〔1〕安裝在主樓頂的伯克利式風速計;〔2〕赤道儀圓頂。〔圖片來源:岑智明先生〕


圖11:位於艾爾尊山上的香港天文台,約攝於1902-05年。〔圖片來源:岑智明先生〕

從經放大的圖11〔見圖12〕和與圖13的海軍地圖比對,可以看到天文台總部早期的布局。除了天文台主樓和前面的溫度表棚,亦可見到幾個今天已經不復存在的重要儀器。第一個是中星儀室〔transit room〕,大家若有關注天文台的「氣象冷知識」 [11] 就知道我們近年發掘出「香港子午線」,而其原始點便是在這個安裝了中星儀望遠鏡的位置。第二個是赤道儀〔equatorial telescope〕,它是天文台當年的另外一支天文望遠鏡,所以當年天文台早期是有兩支望遠鏡的,但後來都被移除了。 圖10也可以見到赤道儀的白色圓頂。第三個是地磁小屋〔magnetic hut〕,屋內安裝了量度地磁的儀器。圖14可以見到天文台在九龍半島艾爾尊山上的位置,當年可以眺望整個維多利亞港,是進行氣象觀測的一個非常理想的地點。


圖12:圖11經放大後,可見〔1〕天文台主樓;〔2〕溫度表棚;〔3〕中星儀室;〔4〕赤道儀;及〔5〕地磁小屋。〔圖片來源:岑智明先生〕


圖13:1886年至1887年間繪製的海軍地圖,清楚顯示香港天文台的位置,更分別〔由右至左〕以「transit instrument」、「equatorial」和「magnetic」標示當時天文台的主要儀器,分別與圖十二的〔3〕、〔4〕及〔5〕對應。〔圖片來源:岑智明先生〕


圖14:1886年的九龍半島照片,顯示艾爾尊山上的香港天文台主樓〔黃色箭頭〕和地磁小屋〔藍色箭頭〕的位置。〔圖片來源:岑智明先生〕

早期服務發展


〔一〕氣象觀測和記錄

隨著杜伯克博士於1883年制定出香港和中國條約港口的氣象觀測指引 [12] ,香港天文台總部的恒常地面氣象觀測在1884年1月1日展開。當時觀測項目有氣壓、氣溫、風速、風向、雲種、雲量、雲的移動方向、雨量及日照時間等。相對濕度由乾、濕球溫度根據濕度表計算出來。在1889年或之前開始採用「印度模式」以棕欖葉和竹席製成的溫度表棚,以改善溫度表的通風和減少一般溫度計百葉箱在夏季日間可能出現過熱的情況。這種溫度表棚一直沿用至今。圖15顯示天文台總部的設施和儀器位置。圖16和17可見天文台早期的溫度表棚。香港天文台總部及香港其他氣象站 [13] 錄得的地面氣象觀測資料由1884年起均刊載於每年出版的《氣象資料第一部分 ─ 地面觀測》。自1884年1月1日起,本來由船政廳在各大報章登出的「中國沿海氣象記錄」〔China Coast Meteorological Register〕改由香港天文台製作和發出〔圖18〕,內容亦有所修訂和增減;而天文台總部的觀測記錄也同時在各大報章發出,稱為「氣象記錄」〔Meteorological Register〕〔圖18〕。製作「中國沿海氣象記錄」所使用來自上海、廈門、馬尼拉及長崎的氣象報告由「東延」 [14] 和「大北」 [15] 兩間電報公司免費提供。


圖15:天文台自1884年至1950年的設施和儀器位置,包括:transit circle room〔中星儀室〕、thermometer shelter〔溫度表棚〕、thermograph〔溫度記錄儀〕、Beckley & Dines anemometers〔伯克利式測風計及丹斯測風計〕、sunshine recorder〔日照計〕、raingauges〔雨量計〕、pluviograph〔雨量記錄儀〕、wireless mast〔無線電杆〕。〔圖片來源:香港天文台〕


圖16:1930年代香港天文台主樓的照片,藍色箭頭為溫度表棚,中星儀室背後是第二代信號杆。〔圖片來源:希活先生家人〕


圖17:1950年代的溫度表棚。〔圖片來源:香港天文台〕

  

圖18:第一個由香港天文台發出的「中國沿海氣象記錄」〔China Coast Meteorological Register 〕〔左〕及「氣象記錄」〔Meteorological Register〕〔右〕,刊登於《孖剌西報》。〔圖片來源:香港中央圖書館〕


〔二〕授時服務

在開台初期,香港天文台採用直徑3吋的中星儀〔圖19〕及直徑6吋的「李氏赤道儀」〔Lee Equatorial〕〔圖20〕作天文觀測。中星儀的觀測主要用作測定在香港子午線的「地方時」 [16] 〔local time〕,而赤道儀曾用作觀測木星及其衛星、土星及其光環,一些雙星(double star)以及1910年的哈雷彗星。1884年,天文台在坐落於尖沙咀海旁的小山丘上的水警總部旁興建時間球塔〔圖21〕,當年的時間球直徑達6呎,懸於時間球塔塔頂上的桅杆,為來往香港的船隻提供準確的報時服務。


圖19:特羅頓和辛姆斯〔Troughton & Simms〕製直徑3吋的中星儀:香港天文台早期使用同類型中星儀作觀象授時服務,可惜在二戰期間失去。〔圖片來源:奧維爾園天文台 [17] 〕


圖20:直徑6吋的李氏赤道儀〔Lee Equatorial〕,由格林尼治皇家天文台於1885年借給香港天文台用作天文觀測。赤道儀於1914年歸還格林尼治皇家天文台,現由英國科學館保存。〔圖片來源:岑智明先生〕


圖21:位於尖沙咀水警總部的第一代時間球塔,攝於約1886年。塔旁可見用來懸掛風球的信號杆。〔圖片來源:岑智明先生〕

時間球塔在1885年1月1日開始投入服務,於每日下午12時55分,在水警總部的人員協助下,將時間球升至塔上桅杆的一半高度,然後於下午12時57分將時間球升至桅杆的最高點,最後於下午一時正由天文台總部的標準時鐘通過電路控制時間球降下。 報時的平均誤差在0.2秒以下,以當年的科技水平是一個非常準確的服務。該時間球塔後來於1908年1月遷至同區的大包米〔又名訊號山〕〔圖22〕。隨著無線電技術的發展和鶴咀無線電台的建立,天文台於1918年9月1日開始通過鶴咀無線電台提供無線電報時服務。天文台於1920年1月1日開始於總部的信號桿上利用三盞白色閃燈於晚上8時56分至9時正提供報時服務,同時把降下時間球的時間改為每日上午十時和下午四時 [18] 。 長達將近半個世紀的時間球服務最終於1933年7月1日被無線電報時服務取代。


圖22:約1910年代位於尖沙咀大包米的第二代時間球塔。塔旁可見懸掛着風球的信號杆。〔圖片來源:岑智明先生〕


〔三〕地磁觀測

天文台於1884年開始利用磁強計〔magnetometer〕和傾角儀〔dip circle〕〔圖23及24〕定期進行地磁觀測,包括水平和垂直磁力〔horizontal force & vertical force〕、磁偏角〔variation / declination〕及磁傾角〔dip / inclination〕,記錄一直持續到1939年。當中由1884至1927年先後在位於天文台總部內的兩個觀測點進行測量。為了減少附近建築物對磁場的干擾,地磁觀測站於1928年移至香港新界西北部的凹頭繼續進行測量。可惜凹頭地磁站在日軍侵略香港當天〔1941年12月8日〕停止運作,兩位天文台職員希活先生〔Mr G S P Heywood〕和史他白先生〔Mr L Starbuck〕在拆卸儀器時被日軍俘虜,地磁站及儀器亦被毀。希活和史他白隨後被囚禁在深水埗軍事集中營,直至二戰結束。希活寫了一本日記,記錄在集中營的生活 [19]。


圖23:喬城模式單線磁強計〔Kew-Pattern Unifilar Magnetometer〕:香港天文台早期使用同類型儀器量度水平磁力和磁偏角。〔圖片來源:格林威治皇家博物館 [20] 〕


圖24:多佛傾角儀〔Dover Dip Circle〕:香港天文台早期使用同類型儀器量度磁傾角。〔圖片來源:加拿大自然資源部 [21] 〕


〔四〕熱帶氣旋警告系統

香港天文台其中一項主要任務是建立一套熱帶氣旋警告系統。自1884年開始,本港採用一套分別為圓柱形、向下圓錐形、圓形和向上圓錐形的四個紅色信號,作為日間的目視系統向港內船隻發布關於熱帶氣旋相對於香港的四個不同方向〔分別為東、南、西和北〕的消息。這個信號系統稱為「非本地風暴信號」 [22] 〔non-local storm signal code〕。在1891年,這四個紅色信號增加了相對應的黑色信號,表示熱帶氣旋在香港300海浬之內,紅色信號則代表在香港300海浬之外。到了1904年再增加另外四個方向的信號,分別為東南、東北、西南和西北。在1906年之後,香港也緊隨當時在中國沿海港口所使用的風暴信號而演變,包括在1906年至1917年間採用《中國沿海信號》 [22] 〔China Coast Code〕〔圖25〕。我們不難留意到在1904-1906年之間出現比較頻密的改變和同時使用多於一套風暴信號的情況。

但對於香港市民,鳴放風炮是早期唯一的本地熱帶氣旋警告信號:當烈風將會吹襲香港,位於尖沙咀的水警總部會鳴放風炮示警。及後汲取了1906年奪去超過一萬人性命的「丙午風災」之教訓,鳴放風炮的措施在1907年被燃放炸藥的巨響所取代,當颶風吹襲香港時,水警總部和船政廳會燃放三響炸藥,而且會在懸掛中的非本地信號上方再加上一個黑色十字形的符號,這就是後來十號風球的前身。燃放炸藥的措施在1937年的「丁丑風災」最後一次使用。

至於在晚間顯示警告信號,香港最早於1890年開始在水警總部採用兩個燈籠作為夜間信號。到了1907年亦因「丙午風災」作出了調整,改為在水警總部、船政廳及添馬艦〔HMS Tamar〕上顯示三盞垂直排列的紅色及綠色信號燈,當颶風吹襲香港時,信號燈的顏色為紅、綠、紅,這就是後來十號風球燈號的前身。


圖25:《中國沿海信號》 [21] 〔China Coast Code〕法文版海報。〔圖片來源:上海徐家匯觀象台〕

香港天文台在1917年改革熱帶氣旋警告信號系統,分為本地與非本地熱帶氣旋警告信號〔下文分別簡稱為「本地風球」和「非本地風球」〕。兩系統一直並行使用至1961年。


1. 非本地風球

1917年7月1日起,香港使用一套新的《非本地風暴信號》 [21] 。其後應香港商會的要求於1920年6月1日採用《中國海域風暴信號》〔China Seas Storm Signal Code〕〔圖26〕。非本地風球分別在1931年和1950年根據區內相關會議〔包括1930年在香港舉辦的「遠東地區氣象局長會議」〕的建議作出修訂。


圖26:《中國海域風暴信號》〔China Seas Storm Signal Code〕海報。〔圖片來源:上海徐家匯觀象台〕


2.本地風球

香港在1917年7月1日開始採用以數字為基礎的《本地風暴信號》,亦即今天的熱帶氣旋警告信號系統的前身,主要是警告市民熱帶氣旋所帶來的風力威脅。這本地信號系統以1至7號信號代表本地風暴情況〔圖27〕。其中2號至5號分別表示烈風將會由北、南、東或西四個方向吹襲本港;6號代表烈風風力增強;而7號則代表最高的颶風信號。這本地信號系統亦包括一套新的夜間信號系統〔圖27〕。這套夜間系統一直沿用至2001年底香港所有信號站停止運作為止。


圖27:香港天文台於1917年6月15日刊登憲報公佈在7月1日實施的新《本地風暴信號》。〔圖片來源:香港大學圖書館 [23] 〕

為了滿足社會發展的需求,本地風球系統亦逐步演變。基於1930年在香港舉辦的「遠東地區氣象局長會議」的建議〔圖28及29〕,自1931年起,本地風球統更改為1至10號〔圖30〕,其中2號及3號分別表示強風由西南及東南方向吹襲本港;4號為非本地信號,不在香港使用;5號至8號分別代表來自西北、西南、東北或東南四個方向的烈風;9號代表烈風風力增強;而10號則代表最高的颶風信號。此後2、3、4號信號時有時無,到1930年代後期取消。


圖28:1930年在香港舉行的「遠東地區氣象局長會議」的與會者,包括時任香港天文台台長卡勒士頓〔TF Claxton〕〔左五〕、徐家匯天文台台長勞積勳神父〔The Rev Father Louis Froc, SJ〕〔左四〕、馬尼拉天文台台長〔The Rev Father Miguel Selga, SJ〕〔左七〕、代表竺可楨的沈孝凰〔右四〕、青島氣象台台長蔣丙然〔右二〕及東沙氣象台台長沈有基〔右一〕。〔圖片來源:香港天文台〕


圖29:「遠東地區氣象局長會議」建議採用的《本地風暴信號》,包括日間信號〔風球〕和夜間信號〔燈號〕。〔圖片來源:香港天文台〕


圖30:1931年至1935年之間香港使用的1至10號風球。〔圖片來源:任正全先生〕


3. 天文台總部懸掛風球的歷史

本地和非本地風球曾長時間並行使用,懸掛風球的主要位置在尖沙咀的水警總部、九龍倉、訊號山〔圖31〕、香港島的船政廳、青洲和在維多利亞港的添馬艦,後來逐漸擴展到其它地區。隨著香港於1920年開始使用《中國海域風暴信號》〔圖26〕為非本地風球,原本在訊號山用作懸掛本地風球的信號杆頂改為顯示《中國海域風暴信號》的時間信號〔圖32〕。本地風球需要另覓地點懸掛。因應當時天文台台長的建議,懸掛本地信號的地點轉移到香港天文台總部的第一代無線電信號杆上〔圖33及圖15〕。本地夜間燈號和風球分別於1919年10月3日及1920年6月1日開始在香港天文台總部顯示和懸掛,夜間燈號亦在九廣鐵路鐘樓、船政廳和添馬艦顯示。1933年,該無線電信號杆從原來在天文台主樓西南面移到主樓的東北面〔圖34〕,以便提供地方建造台長宿舍。由於天文台總部離開維多利亞港較遠,懸掛的本地風球需要較其他風球大,達八呎高〔圖35〕。由於準備興建新大樓,主樓東北面的信號杆於1978年7月1日停止運作,其後拆卸。在天文台總部懸掛風球、顯示本地夜間燈號和利用閃燈提供夜間報時信號的歷史到此結束。


圖31:1920年代末至30年代初的尖沙咀海旁,圖中可見風球在三個不同地點懸掛:天文台總部〔本地風球〕、九龍倉〔非本地風球〕及訊號山〔非本地風球〕。〔圖片來源:岑智明先生〕


圖32:於1920年代在訊號山上懸掛的《中國海域風暴信號》。信號杆頂所懸掛的是風暴信號中的時間信號。〔圖片來源:岑智明先生〕


圖33:1920年代末的尖沙咀照片可見天文台總部的第一代無線電信號杆。〔圖片來源:岑智明先生〕


圖34:攝於1951年,天文台總部的第二代信號杆。〔圖片來源:香港天文台〕


圖35:1930年代在香港天文台總部懸掛一號戒備信號,希活先生〔右二〕在旁監督,可見風球的大小。〔圖片來源:希活先生家人〕


〔五〕天氣服務及資訊發布

香港天文台的建立很明顯地是為了滿足航運界的需求。除了在風暴來臨前懸掛風球向船隻發出警告之外,早期最重要的資訊服務便是在各大報章刊登「中國沿海氣象記錄」〔China Coast Meteorological Register 〕〔圖18〕。這項服務由來已久,自電報在1870及1871年接駁至香港後數年間,船政廳已經從1873年8月5日開始在報章刊登「中國沿海氣象記錄」〔圖36〕。但從香港天文台在1884年1月2日取代船政廳所發出的「中國沿海氣象記錄」〔圖18〕可以看到,氣象內容已經即時作出修訂,例如用濕度〔humidity〕取代濕球溫度〔wet thermometer〕、精簡了一些多餘的要素〔例如將之前的兩個溫度記錄合併為一個氣溫記錄〕和加入了長崎的氣象記錄。我們亦發現在1884年1月10日的「中國沿海氣象記錄」〔圖37〕開始包含一段類似「天氣概況」的文字。當有颱風出現時,這段文字更會提供颱風動向的信息。


圖36:由船政廳於1873年8月5日在《德臣西報》發出的第一份「中國沿海氣象記錄」。〔圖片來源:馬冠堯先生〕


圖37:由香港天文台於1884年1月10日在《孖剌西報》刊登的「中國沿海氣象記錄」可見包含了一句類似天氣概況的文字:“A considerable increase in Humidity is noted at all stations”。〔圖片來源:香港中央圖書館〕

但是,早年天文台信息的發放還未完善。每日發出的「中國沿海氣象記錄」只能夠經由信差送到海軍總部、船政廳、電報公司及三家英文報館。而自海外接收的電報信息亦需要由天文台信差從電報公司帶回天文台。到了1890年天文台才能夠接通電報公司,利用電報直接交換信息。從這時開始,天文台發出的「中國沿海氣象記錄」和「氣象記錄」可以通過電報送到電報公司和船政廳,並張貼在它們的告示板上。船員亦可以免費透過電報公司向天文台查詢天氣資料。天文台亦可以通過電報接收域多利山頂信號站及其後建立的蚊尾洲島〔Gap Rock〕燈塔的氣象報告。

1892年,天文台再向前邁進一步,聘請了杜伯克台長的胞妹安妮〔Annie Doberck〕出任助理氣象學家〔Assistant Meteorologist〕。安妮是天文台第一位女性科學家,她的職責除了發出天氣預測、「中國沿海氣象記錄」和「氣象記錄」之外,她還負責登上停泊在港口的船隻,從船上的「船舶日志」〔ship-log〕抽取其中之氣象記錄,作為日後氣象分析和製作海洋氣候圖之用。當然,安妮在過程中還可以與船長交流,解答關於天氣的問題和建立彼此合作的關係。這就是今天「港口氣象主任」〔Port Meteorological Officer〕的前身。而製作海洋氣候圖則需要收集大量的船隻氣象記錄、數據分析和計算。從1893年至1911年之間,安妮共整理了接近42萬個氣象觀測記錄,首批海洋氣候圖亦在1914年完成,安妮亦在1915年退休。

根據天文台台長的年報,香港天文台從1892年起亦在每日將附有24小時天氣預測的「中國沿海氣象記錄」印製並送到報館,以便刊登在中午左右出版的報紙號外。但年報亦稱,沒有一份報章定期在當天黃昏甚至第二天早上刊登,似乎這個安排初期遇到一定困難。及後到了1893年10月14日,天文台增加每日印製「中國沿海氣象記錄」的數量,並將印刷副本經由船政廳免費發放到有需要的船長手上。雖然從1892年的年報可以得知「中國沿海氣象記錄」已經附有24小時天氣預報,而且亦已經有專人製作天氣預測,但我們發現到了1895年1月21日,「中國沿海氣象記錄」才開始出現預測〔Forecast〕一字〔圖38〕,個中原因留待日後進一步研究。


圖38:香港天文台於1895年1月21日發出的「中國沿海氣象記錄」可見預測〔Forecast〕一字。〔圖片來源:香港天文台〕

及後到了1906年7月23日,天文台開始在「中國沿海氣象記錄」加入不同地區的24小時天氣預測〔圖39〕,覆蓋範圍東至台灣海峽,西至海南島,大大擴展了預報範圍,為日後發出船舶天氣預報和華南海域天氣報告奠定基礎。


圖39:香港天文台於1906年7月23日發出的「中國沿海氣象記錄」加入四個不同區域的24小時天氣預測。〔圖片來源:香港天文台〕

到了1909年6月,天文台的氣象服務再邁進一個里程碑:天文台開始將每天繪製覆蓋東亞地區的天氣圖製作副本,在船政廳、卜公碼頭及天星小輪碼頭的告示板張貼,供市民閱覽〔圖40〕。在其後數年,每日印制的「中國沿海氣象記錄」〔後來改稱為「每日天氣報告」〔Daily Weather Report〕〕及24小時區域天氣預測廣受香港甚至外地不同機構歡迎,到了1914年1月1日,為了應付不斷增加的需求,「每日天氣報告」供私人公司及個人訂閱,每年費用10元。同年,隨著引進石版印刷〔lithography〕技術,每日天氣圖可以進行複印,取代以往使用人手複製的方法。1917年開始,每日天氣圖亦可以供私人公司及個人訂閱,每年費用36元。


圖40:天文台於1909年6月30日上午6時發出的天氣圖,是香港天文台現存最早的天氣圖。〔圖片來源:香港天文台〕

天文台服務的發展很大程度上依靠科技的進步。在19世紀末,無線電通訊的技術雖然已經面世,但初期在香港只有軍部可以使用,與香港政府的合作亦未能展開。及後在1906年和1908年兩場風災後,香港政府希望汲取教訓改善通報颱風消息,無線電通訊因此再度被提出 [24] ,天文台亦於1908年開始通過無線電報從英國海軍艦隻接收鄰近海域的氣象觀測。及後隨著位於香港島東南端的鶴咀無線電站在1915年啟用,天文台開始於每日向船隻發放天氣預測和颱風消息。天文台當時是以摩爾斯電碼形式經電報把天氣預測和颱風消息傳送至鶴咀無線電站,再於下午1時向船隻傳送。1919年至1920年代初,每天的傳送次數增加至兩次。天文台亦於1918年9月起通過鶴咀無線電站每日兩次發放時間信號。1926年11月30日,天文台總部的新無線電站落成,颱風警告及天氣報告分别於1927年4月1日及8 月13日直接由天文台總部的無線電站以聲音廣播。及後,香港的官方電台,即香港電台,於1928年成立並開始透過大氣電波向市民以聲音廣播香港天文台所發出的天氣報告、預測和颱風消息。

天文台在1915年亦同時透過鶴咀無線電站開始接收超過100艘英國、荷蘭和日本船隻的天氣報告,之後接收到的船隻天氣報告逐漸增加,到1926年接收近2000艘船隻的天氣報告,到1938年更增加至4000艘。

香港在亞洲區作為一個航運樞紐的角色在1936年起了變化:第一班從馬來西亞濱城飛來的皇室航空公司〔Imperial Airways〕客機於3月24日在九龍啟德機場降落,打開了香港民用航空的歷史。次年5月18日,天文台的航空氣象服務開始,每日為啟德機場提供航空氣象服務。當時每星期只有一班航班,天文台安排一位高級職員和一位華籍助理每日在特定時間駐守啟德機場,提供遠東天氣圖、高空風資料、每小時天氣報告及為離港班機的機組人員提供諮詢服務和航路預測。

大家可能會問:為什麼天文台能夠在短短一年時間就可以開始提供嶄新的航空氣象服務呢?其實,香港天文台早於1921年已經開始研究利用氣球作高空氣象觀測的試驗,為日後提供航空氣象服務奠定基礎。當時測風氣球在天文台總部施放,然後利用經緯儀〔theodolites〕追蹤氣球來計算高空風向和風速〔圖41〕。雖然高空氣象觀測試驗一直未受政府重視,但天文台繼續進行研究工作,並將觀測所得的數據與相關國際機構 [25] 分享,可見當時天文台在這個範疇已經走在世界前沿。及後,天文台在1924年首次與皇家空軍合作利用飛機探測高空溫度,到了1938年更與遠東飛行訓練學校合作,利用飛機開始提供高空溫度及濕度觀測資料。


圖41:天文台職員於1930年代初在總部施放測風氣球。相片中左面的工作人員手持測風氣球,右面的工作人員負責操作經緯儀,記錄氣球的方位和仰角,從而計算出高空的風速和風向。〔圖片來源:希活先生家人〕

小結

從以上香港天文台成立和早期發展的過程,我們可以看到科學乃是香港天文台提供服務之本,清楚掌握用戶需求和不斷創新、應用新科技是發展新服務之道。在科學的範疇上,天文台的工作涵蓋天文、氣象、物理、航海、通訊等領域,極為廣闊。

香港天文台在早期提供的服務很明顯地都是面向航運界和為了保障海上及公眾安全。為了有效提供服務,建立溝通渠道必需是雙向的:一方面利用最新的通訊網絡廣泛收集科學數據,同時亦能夠透過這些網絡向用戶傳達所需和容易理解的資訊。船隻同時作為數據提供者和接收服務的客戶更是一個在今天「大數據」年代仍然非常適用的合作共贏模式。

以上的天文台早期歷史只寫到二戰前夕。究竟天文台在戰爭的洗禮後如何重建?天文台又如何在原有的基礎上再作發展,成為世界一流的氣象機構?航空氣象服務和其他已經在戰前萌芽的範疇又如何發揚光大?請留意我們在往後《香港桂冠論壇通訊》發表的下集。

參考文獻


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  2. 當年只包括香港島及九龍半島,英國還未租借新界。
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  8. Mackeown, Kevin P (2011): “Early China Coast Meteorology: The Role of Hong Kong”, Royal Asiatic Society Hong Kong Studies Series, Hong Kong University Press.
  9. 量地官(Surveyor General)即是後來的工務局長,今天的發展局長。
  10. 船政司(Harbour Master)即今天的海事處長。
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  13. 這些氣象站在早期包括:域多利山頂、鶴咀、青洲及昂船洲。
  14. The Eastern Extension Australasia and China Telegraph Company Limited.
  15. The Great Northern Telegraph Company Limited.
  16. 關於如何利用中星儀測定地方時,請留意往後的《香港桂冠論壇通訊》。
  17. http://www.oasi.org.uk/OPO/Telescopes/Tele_transit.jpg
  18. 除了星期六(在上午十時和下午一時降下時間球)和星期日及公眾假期(只在上午十時降下時間球)。
  19. Heywood, GSP (2015): “It Won’t Be Long Now: The Diary of a Hong Kong Prisoner of War”, Blacksmith Books.
  20. https://collections.rmg.co.uk/collections/objects/10923.html
  21. https://www.geomag.nrcan.gc.ca/lab/vm/dover_dip-en.php
  22. 為了簡化起見,本文將 ”signal”,“code”及“signal code” 皆稱為「信號」。
  23. https://sunzi.lib.hku.hk/hkgro/view/g1917/51251.pdf
  24. 馬冠堯〔2020〕:「戰前香港電訊史」,三聯書店。
  25. International Commission for the Investigation of the Upper Air.

作者︰
香港天文台前台長岑智明先生
香港天文台高級科學主任李子祥博士
香港天文台台長鄭楚明博士