建立天文台的需要

香港在1841年开埠以来,不断发展成为一个重要的贸易港口,要确保港口运作畅顺和船只航行安全,首先必须提供准确的报时服务。在上一期 [1] 的《香港桂冠论坛通讯》,香港天文台前台长岑智明先生谈到观象授时对航海的重要性,尤其是在海上需要一个准确时钟来测定船只的经纬度。早在1861年,香港社会已经有意见认为当时以鸣炮报时的服务不准确,提议设立一个以科学方法提供的准确报时服务。

香港位于华南沿岸,每年五月到十一月都可能受台风侵袭。早在18世纪外国人在广州黄埔港和十三行进行贸易时已经对台风的影响有详细记录。当英国人在1841年占领香港不久,于同年7月已经感受到台风的威力〔图1〕,在第一次鸦片战争中举足轻重的英国海军司令伯麦〔Gordon Bremer〕和香港第一任行政官义律〔Charles Elliot〕几乎在1841年7月的台风中丧命。到了1874年9月,史称「甲戌风灾」的猛烈台风在香港和澳门造成严重伤亡〔图2〕 ─ 香港 [2] 死亡人数超过二千,而澳门死亡人数更达五千,占当时人口8%之巨。建立一个能够监测风暴来临和发出预警的机构显得相当迫切。


图1:记录1841年香港台风的一幅水彩画〔图片来源:格林威治皇家博物馆 [3] 〕


图2:1874年「甲戌风灾」后中环海旁的灾情〔图片来源:萧险峰先生〕

相比报时服务和台风预警,地磁观测对一般市民或许显得陌生,但实际它对航海同样重要。自古以来,在陆上和海上寻找方向都需要使用指南针。可是指南针所显示的南北方向与地理的南北方向会有大少不同的偏差,这个偏差的角度称为「磁偏角」〔magnetic variation / declination〕。磁偏角在地球不同位置都不一样〔图3〕,而且也会随时间而改变。为了满足海上航行的需要,地磁观测也是当年一项重要的科学工作。时至今日,机场跑道方向仍是以地磁北极的方位角来代表的〔例如:07R跑道的“07”就是代表相对地磁北极70度方位角〕,如果想知道跑道相对于正北的方位角就需要知道磁偏角,而磁偏角因会随时间改变而需要至少每隔数年量度一次〔图4〕。


图3:世界各地磁偏角的分布〔图片来源:美国国家海洋和大气管理局 [4] 〕


图4:香港国际机场的地图左上方显示磁偏角〔以VAR代表〕为磁北极以西3度,于2015年更新。 〔图片来源:香港民航处 [5] 〕

建立天文台的技术条件

要建立一个天文台,技术条件不可或缺。早在1829年,瓦布佩〔Robert Wauchope〕在英国朴茨茅夫建立世界第一个时间球提供授时服务,随后于1833年,英国格林威治皇家天文台亦开始运作时间球〔图5〕。准确的时间则分别由英国朴茨茅夫天文台和格林威治天文台所操作的中星仪〔transit instrument〕提供。


图5:格林威治皇家天文台的时间球。 〔图片来源:维基百科 [6] 〕

在气象服务方面,全世界第一所现代气象机构 ─ 英国气象局 ─ 由菲茨罗伊海军中将〔Vice Admiral Robert Fitzroy〕于1854年建立〔图6〕。菲茨罗伊在这之前已经很有名─ 他是小猎犬号〔HMS Beagle〕的舰长,于1831-36年与驻船博物学家达尔文〔Charles Darwin〕作了举世闻名的航行,做就了达尔文伟大的著作《物种起源》。菲茨罗伊在1850年代安排船只安装气象仪器以报告天气,并且在每一个港口安装气压计给船员在出海前参考〔图7〕。他在研究1859年一场风暴后发展出绘画天气图和预测天气的方法,并于1860年建立悬挂风球的制度以预警烈风。更在英国设立多个气象观测站,利用电报把这些观测站连结成为观测网络。第一个公众天气预测于1861年诞生。这一系列的措施正是现代气象观测、预报和预警服务的先驱。


图6:约于1855年的菲茨罗伊海军中将。 〔图片来源:维基百科 [7] 〕


图7:奥克尼群岛〔Orkney〕斯特罗姆内斯〔Stromness〕港的菲茨罗伊渔民气压计〔Fitzroy fisheries barometer〕。 〔图片来源:维基百科〕

那么,现代气象设施和服务又如何在中国落地生根呢?与香港建立天文台又有什么关系呢?这个问题就需要从1842年签订不平等的《南京条约》说起。清政府签订《南京条约》的后果除了割让香港给予英国之外,还有将五个沿海城市辟为通商口岸。在太平天国之乱的情况下,为了有效征收通商关税,清政府与外国人谈判后于1854年成立「大清皇家海关」〔Imperial Maritime Customs Service〕,总税务司〔Inspector General〕一职由英国人担任。第二任海关总税务司赫德〔Robert Hart〕对在中国成立气象设施发挥了举足轻重的影响。首先,他于1869年开始在中国各地,尤其是港口和灯塔,利用西方气象仪器建立气象观测站,这个重要的举措一方面是回应日益增加的航运安全需要。而另一方面,这亦是考虑到电报网络在中国尤其是沿岸城市逐渐发展起来,例如在香港,两条分别通往上海和新加坡的海底电缆先后于1870年和1871年驳通〔图8〕 。这个由赫德一手促成的气象观测网络对上海徐家汇天文台、香港天文台甚至整个东亚地区的气象发展起了关键的作用。


图8:约1884年接驳至香港的电报网络〔图片来源:Hong Kong University Press [8] 〕

至于地磁观测技术,在著名物理学家高斯〔Carl F Gauss〕和韦伯〔Wilhelm E Weber〕的带领下,欧洲早于1834年已经开始建立一个地磁观测网络。其后观测网络逐渐扩展至世界各地。 1849年,俄罗斯在北京建立了一个地磁和气象观测台,到了1874年,上海的徐家汇天文台也开始进行地磁观测。因此要在香港进行地磁观测,技术上是没有问题的。

建立天文台的计划

在上述背景之下,量地官 [9] 派斯〔John M Price〕于1877年向香港殖民地政府提出建立天文台的计划,选址在九龙尖沙咀艾尔尊山〔Mount Elgin〕,主要目的是为航海界提供准确的授时服务,让抵港的船只可以利用时间球服务来校准船上的航海钟,而不需要把航海钟送到专门调教钟表的公司来校准。派斯亦建议,在天文台成立数年后,可以加入气象、地磁、台风研究及警告甚至特别天文观测等范畴。虽然这份建议受中国舰队总司令雷特上将〔Admiral Alfred P Ryder〕支持,但时任港督轩尼诗〔John P Hennessy〕却没有把派斯的计划送到英国殖民地部考虑。其后在1879年,雷华朗博士〔Dr Warren de la Rue〕代表英国皇家学会基尔委员会〔Royal Society Kew Committee〕向英国殖民地部提出另一个成立天文台的建议。这个建议后来在1881年经轩尼诗的副官,皇家工程师庞马少校〔Major Henry S Palmer〕加强和修订,一直被视为建设天文台的蓝本。此建议中的天文台需要承担三个主要任务:〔1〕进行气象观测;〔2〕提供观象授时服务;〔3〕进行地磁观测。基尔委员会更认为香港天文台位于研究气象尤其是台风的有利位置,这是考虑到位于香港的天文台可以填补当时已经成立天文台的马尼拉和上海之间的空隙。但庞马少校的修订建议比当初派斯的计划更为昂贵,轩尼诗一直都得不到英国殖民地部的拨款批准。最终,建议在轩尼诗卸任后经派斯再作修订,尤其削减规模和经费,才于1882年获得英国殖民地部批准在九龙尖沙咀艾尔尊山成立香港天文台。由派斯最初提出建立天文台的计划到最后获得批准,将近用了五年时间。在这五年之中,因应社会的需要,船政司 [10] 于1877年8月开始安排在船政厅悬挂风球和在水警轮鸣放风炮和悬挂风球。船政司并于1882年8月安排在英国军舰HMS Victor Emmanuel 开始提供时间球服务。

天文台的设立

第一任天文司﹝即首任香港天文台台长﹞杜伯克博士〔Dr W Doberck〕〔图9〕于1883年3月2日被委任并在7月28日和第一助理〔First Assistant〕霍格〔Frederick G Figg〕抵达香港。香港天文台在同年成立,成为一个政府部门,当年共有四名职员:台长、第一助理、第二助理〔Second Assistant〕和华籍文员〔Chinese Clerk〕。建于艾尔尊山上的天文台总部占地约1.62公顷〔4英亩〕,海拔约32米。楼高两层的主楼具维多利亚殖民建筑风格,建于1883年,位于山丘东部上〔图10及图11〕。


图9:香港天文台首任台长杜伯克博士。 〔图片来源:香港天文台〕


图10:香港天文台主楼,约摄于1893年或之前。图中可见:〔1〕安装在主楼顶的伯克利式风速计;〔2〕赤道仪圆顶。 〔图片来源:岑智明先生〕


图11:位于艾尔尊山上的香港天文台,约摄于1902-05年。 〔图片来源:岑智明先生〕

从经放大的图11〔见图12〕和与图13的海军地图比对,可以看到天文台总部早期的布局。除了天文台主楼和前面的温度表棚,亦可见到几个今天已经不复存在的重要仪器。第一个是中星仪室〔transit room〕,大家若有关注天文台的「气象冷知识」 [11] 就知道我们近年发掘出「香港子午线」,而其原始点便是在这个安装了中星仪望远镜的位置。第二个是赤道仪〔equatorial telescope〕,它是天文台当年的另外一支天文望远镜,所以当年天文台早期是有两支望远镜的,但后来都被移除了。图10也可以见到赤道仪的白色圆顶。第三个是地磁小屋〔magnetic hut〕,屋内安装了量度地磁的仪器。图14可以见到天文台在九龙半岛艾尔尊山上的位置,当年可以眺望整个维多利亚港,是进行气象观测的一个非常理想的地点。


图12:图11经放大后,可见〔1〕天文台主楼;〔2〕温度表棚;〔3〕中星仪室;〔4〕赤道仪;及〔5〕地磁小屋。 〔图片来源:岑智明先生〕


图13:1886年至1887年间绘制的海军地图,清楚显示香港天文台的位置,更分别〔由右至左〕以「transit instrument」、「equatorial」和「magnetic」标示当时天文台的主要仪器,分别与图十二的〔3〕、〔4〕及〔5〕对应。 〔图片来源:岑智明先生〕


图14:1886年的九龙半岛照片,显示艾尔尊山上的香港天文台主楼〔黄色箭头〕和地磁小屋〔蓝色箭头〕的位置。 〔图片来源:岑智明先生〕

早期服务发展


〔一〕气象观测和记录

随着杜伯克博士于1883年制定出香港和中国条约港口的气象观测指引 [12] ,香港天文台总部的恒常地面气象观测在1884年1月1日展开。当时观测项目有气压、气温、风速、风向、云种、云量、云的移动方向、雨量及日照时间等。相对湿度由干、湿球温度根据湿度表计算出来。在1889年或之前开始采用「印度模式」以棕榄叶和竹席制成的温度表棚,以改善温度表的通风和减少一般温度计百叶箱在夏季日间可能出现过热的情况。这种温度表棚一直沿用至今。图15显示天文台总部的设施和仪器位置。图16和17可见天文台早期的温度表棚。香港天文台总部及香港其他气象站 [13] 录得的地面气象观测资料由1884年起均刊载于每年出版的《气象资料第一部分 ─ 地面观测》。自1884年1月1日起,本来由船政厅在各大报章登出的「中国沿海气象记录」〔China Coast Meteorological Register〕改由香港天文台制作和发出〔图18〕,内容亦有所修订和增减;而天文台总部的观测记录也同时在各大报章发出,称为「气象记录」〔Meteorological Register〕〔图18〕。制作「中国沿海气象记录」所使用来自上海、厦门、马尼拉及长崎的气象报告由「东延」 [14] 和「大北」 [15] 两间电报公司免费提供。


图15:天文台自1884年至1950年的设施和仪器位置,包括:transit circle room〔中星仪室〕、thermometer shelter〔温度表棚〕、thermograph〔温度记录仪〕、Beckley & Dines anemometers〔伯克利式测风计及丹斯测风计〕、sunshine recorder〔日照计〕、raingauges〔雨量计〕、pluviograph〔雨量记录仪〕、wireless mast〔无线电杆〕。 〔图片来源:香港天文台〕


图16:1930年代香港天文台主楼的照片,蓝色箭头为温度表棚,中星仪室背后是第二代信号杆。 〔图片来源:希活先生家人〕


图17:1950年代的温度表棚。 〔图片来源:香港天文台〕

  

图18:第一个由香港天文台发出的「中国沿海气象记录」〔China Coast Meteorological Register 〕〔左〕及「气象记录」〔Meteorological Register〕〔右〕,刊登于《孖剌西报》。 〔图片来源:香港中央图书馆〕


〔二〕授时服务

在开台初期,香港天文台采用直径3吋的中星仪〔图19〕及直径6吋的「李氏赤道仪」〔Lee Equatorial〕〔图20〕作天文观测。中星仪的观测主要用作测定在香港子午线的「地方时」〔local time〕 [16] ,而赤道仪曾用作观测木星及其卫星、土星及其光环,一些双星(double star)以及1910年的哈雷彗星。 1884年,天文台在坐落于尖沙咀海旁的小山丘上的水警总部旁兴建时间球塔〔图21〕,当年的时间球直径达6呎,悬于时间球塔塔顶上的桅杆,为来往香港的船只提供准确的报时服务。


图19:特罗顿和辛姆斯〔Troughton & Simms〕制直径3吋的中星仪:香港天文台早期使用同类型中星仪作观象授时服务,可惜在二战期间失去。 〔图片来源:奥维尔园天文台 [17] 〕


图20:直径6吋的李氏赤道仪〔Lee Equatorial〕,由格林尼治皇家天文台于1885年借给香港天文台用作天文观测。赤道仪于1914年归还格林尼治皇家天文台,现由英国科学馆保存。 〔图片来源:岑智明先生〕


图21:位于尖沙咀水警总部的第一代时间球塔,摄于约1886年。塔旁可见用来悬挂风球的信号杆。 〔图片来源:岑智明先生〕

时间球塔在1885年1月1日开始投入服务,于每日下午12时55分,在水警总部的人员协助下,将时间球升至塔上桅杆的一半高度,然后于下午12时57分将时间球升至桅杆的最高点,最后于下午一时正由天文台总部的标准时钟通过电路控制时间球降下。报时的平均误差在0.2秒以下,以当年的科技水平是一个非常准确的服务。该时间球塔后来于1908年1月迁至同区的大包米〔又名讯号山〕〔图22〕。随着无线电技术的发展和鹤咀无线电台的建立,天文台于1918年9月1日开始通过鹤咀无线电台提供无线电报时服务。天文台于1920年1月1日开始于总部的信号杆上利用三盏白色闪灯于晚上8时56分至9时正提供报时服务,同时把降下时间球的时间改为每日上午十时和下午四时 [18] 。长达将近半个世纪的时间球服务最终于1933年7月1日被无线电报时服务取代。


图22:约1910年代位于尖沙咀大包米的第二代时间球塔。塔旁可见悬挂着风球的信号杆。 〔图片来源:岑智明先生〕


〔三〕地磁观测

天文台于1884年开始利用磁强计〔magnetometer〕和倾角仪〔dip circle〕〔图23及24〕定期进行地磁观测,包括水平和垂直磁力〔horizontal force & vertical force〕、磁偏角〔variation / declination 〕及磁倾角〔dip / inclination〕,记录一直持续到1939年。当中由1884至1927年先后在位于天文台总部内的两个观测点进行测量。为了减少附近建筑物对磁场的干扰,地磁观测站于1928年移至香港新界西北部的凹头继续进行测量。可惜凹头地磁站在日军侵略香港当天〔1941年12月8日〕停止运作,两位天文台职员希活先生〔Mr GSP Heywood〕和史他白先生〔Mr L Starbuck〕在拆卸仪器时被日军俘虏,地磁站及仪器亦被毁。希活和史他白随后被囚禁在深水埗军事集中营,直至二战结束。希活写了一本日记,记录在集中营的生活 [19] 。


图23:乔城模式单线磁强计〔Kew-Pattern Unifilar Magnetometer〕:香港天文台早期使用同类型仪器量度水平磁力和磁偏角。 〔图片来源:格林威治皇家博物馆 [20] 〕


图24:多佛倾角仪〔Dover Dip Circle〕:香港天文台早期使用同类型仪器量度磁倾角。 〔图片来源:加拿大自然资源部 [21] 〕


〔四〕热带气旋警告系统

香港天文台其中一项主要任务是建立一套热带气旋警告系统。自1884年开始,本港采用一套分别为圆柱形、向下圆锥形、圆形和向上圆锥形的四个红色信号,作为日间的目视系统向港内船只发布关于热带气旋相对于香港的四个不同方向〔分别为东、南、西和北〕的消息。这个信号系统称为「非本地风暴信号」 [22] 〔non-local storm signal code〕。在1891年,这四个红色信号增加了相对应的黑色信号,表示热带气旋在香港300海浬之内,红色信号则代表在香港300海浬之外。到了1904年再增加另外四个方向的信号,分别为东南、东北、西南和西北。在1906年之后,香港也紧随当时在中国沿海港口所使用的风暴信号而演变,包括在1906年至1917年间采用《中国沿海信号》 [22] 〔China Coast Code〕〔图25〕。我们不难留意到在1904-1906年之间出现比较频密的改变和同时使用多于一套风暴信号的情况。

但对于香港市民,鸣放风炮是早期唯一的本地热带气旋警告信号:当烈风将会吹袭香港,位于尖沙咀的水警总部会鸣放风炮示警。及后汲取了1906年夺去超过一万人性命的「丙午风灾」之教训,鸣放风炮的措施在1907年被燃放炸药的巨响所取代,当飓风吹袭香港时,水警总部和船政厅会燃放三响炸药,而且会在悬挂中的非本地信号上方再加上一个黑色十字形的符号,这就是后来十号风球的前身。燃放炸药的措施在1937年的「丁丑风灾」最后一次使用。

至于在晚间显示警告信号,香港最早于1890年开始在水警总部采用两个灯笼作为夜间信号。到了1907年亦因「丙午风灾」作出了调整,改为在水警总部、船政厅及添马舰〔HMS Tamar〕上显示三盏垂直排列的红色及绿色信号灯,当飓风吹袭香港时,信号灯的颜色为红、绿、红,这就是后来十号风球灯号的前身。


图25:《中国沿海信号》 [22] 〔China Coast Code〕法文版海报。 〔图片来源:上海徐家汇观象台〕

香港天文台在1917年改革热带气旋警告信号系统,分为本地与非本地热带气旋警告信号〔下文分别简称为「本地风球」和「非本地风球」〕。两系统一直并行使用至1961年。


1. 非本地风球

1917年7月1日起,香港使用一套新的《非本地风暴信号》 [22] 。其后应香港商会的要求于1920年6月1日采用《中国海域风暴信号》 [22] 〔China Seas Storm Signal Code〕〔图26〕。非本地风球分别在1931年和1950年根据区内相关会议〔包括1930年在香港举办的「远东地区气象局长会议」〕的建议作出修订。


图26:《中国海域风暴信号》 [22] 〔China Seas Storm Signal Code〕海报。 〔图片来源:上海徐家汇观象台〕


2.本地风球

香港在1917年7月1日开始采用以数字为基础的《本地风暴信号》 [22] ,亦即今天的热带气旋警告信号系统的前身,主要是警告市民热带气旋所带来的风力威胁。这本地信号系统以1至7号信号代表本地风暴情况〔图27〕。其中2号至5号分别表示烈风将会由北、南、东或西四个方向吹袭本港;6号代表烈风风力增强;而7号则代表最高的飓风信号。这本地信号系统亦包括一套新的夜间信号系统〔图27〕。这套夜间系统一直沿用至2001年底香港所有信号站停止运作为止。


图27:香港天文台于1917年6月15日刊登宪报公布在7月1日实施的新《本地风暴信号》。 〔图片来源:香港大学图书馆〕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》 [22] 。〔圖片來源:香港大學圖書館 [23] 〕

为了满足社会发展的需求,本地风球系统亦逐步演变。基于1930年在香港举办的「远东地区气象局长会议」的建议〔图28及29〕,自1931年起,本地风球统更改为1至10号〔图30〕,其中2号及3号分别表示强风由西南及东南方向吹袭本港;4号为非本地信号,不在香港使用;5号至8号分别代表来自西北、西南、东北或东南四个方向的烈风;9号代表烈风风力增强;而10号则代表最高的飓风信号。此后2、3、4号信号时有时无,到1930年代后期取消。


图28:1930年在香港举行的「远东地区气象局长会议」的与会者,包括时任香港天文台台长卡勒士顿〔TF Claxton〕〔左五〕、徐家汇天文台台长劳积勋神父〔The Rev Father Louis Froc, SJ〕〔左四〕、马尼拉天文台台长〔The Rev Father Miguel Selga, SJ〕〔左七〕、代表竺可桢的沉孝凰〔右四〕、青岛气象台台长蒋丙然〔右二〕及东沙气象台台长沉有基〔右一〕。 〔图片来源:香港天文台〕


图29:「远东地区气象局长会议」建议采用的《本地风暴信号》 [22] ,包括日间信号〔风球〕和夜间信号〔灯号〕。 〔图片来源:香港天文台〕


图30:1931年至1935年之间香港使用的1至10号风球。 〔图片来源:任正全先生〕


3. 天文台总部悬挂风球的历史

本地和非本地风球曾长时间并行使用,悬挂风球的主要位置在尖沙咀的水警总部、九龙仓、讯号山〔图31〕、香港岛的船政厅、青洲和在维多利亚港的添马舰,后来逐渐扩展到其它地区。随着香港于1920年开始使用《中国海域风暴信号》〔图26〕为非本地风球,原本在讯号山用作悬挂本地风球的信号杆顶改为显示《中国海域风暴信号》 [22] 的时间信号〔图32〕。本地风球需要另觅地点悬挂。因应当时天文台台长的建议,悬挂本地信号的地点转移到香港天文台总部的第一代无线电信号杆上〔图33及图15〕。本地夜间灯号和风球分别于1919年10月3日及1920年6月1日开始在香港天文台总部显示和悬挂,夜间灯号亦在九广铁路钟楼、船政厅和添马舰显示。1933年,该无线电信号杆从原来在天文台主楼西南面移到主楼的东北面〔图34〕,以便提供地方建造台长宿舍。由于天文台总部离开维多利亚港较远,悬挂的本地风球需要较其他风球大,达八呎高〔图35〕。由于准备兴建新大楼,主楼东北面的信号杆于1978年7月1日停止运作,其后拆卸。在天文台总部悬挂风球、显示本地夜间灯号和利用闪灯提供夜间报时信号的历史到此结束。


图31:1920年代末至30年代初的尖沙咀海旁,图中可见风球在三个不同地点悬挂:天文台总部〔本地风球〕、九龙仓〔非本地风球〕及讯号山〔非本地风球〕。 〔图片来源:岑智明先生〕


图32:于1920年代在讯号山上悬挂的《中国海域风暴信号》 [22] 。信号杆顶所悬挂的是风暴信号中的时间信号。 〔图片来源:岑智明先生〕


图33:1920年代末的尖沙咀照片可见天文台总部的第一代无线电信号杆。 〔图片来源:岑智明先生〕


图34:摄于1951年,天文台总部的第二代信号杆。 〔图片来源:香港天文台〕


图35:1930年代在香港天文台总部悬挂一号戒备信号,希活先生〔右二〕在旁监督,可见风球的大小。 〔图片来源:希活先生家人〕


〔五〕天气服务及资讯发布

香港天文台的建立很明显地是为了满足航运界的需求。除了在风暴来临前悬挂风球向船只发出警告之外,早期最重要的资讯服务便是在各大报章刊登「中国沿海气象记录」〔China Coast Meteorological Register 〕〔图18〕。这项服务由来已久,自电报在1870及1871年接驳至香港后数年间,船政厅已经从1873年8月5日开始在报章刊登「中国沿海气象记录」〔图36〕。但从香港天文台在1884年1月2日取代船政厅所发出的「中国沿海气象记录」〔图18〕可以看到,气象内容已经即时作出修订,例如用湿度〔humidity〕取代湿球温度〔 wet thermometer〕、精简了一些多余的要素〔例如将之前的两个温度记录合并为一个气温记录〕和加入了长崎的气象记录。我们亦发现在1884年1月10日的「中国沿海气象记录」〔图37〕开始包含一段类似「天气概况」的文字。当有台风出现时,这段文字更会提供台风动向的信息。


图36:由船政厅于1873年8月5日在《德臣西报》发出的第一份「中国沿海气象记录」。 〔图片来源:马冠尧先生〕


图37:由香港天文台于1884年1月10日在《孖剌西报》刊登的「中国沿海气象记录」可见包含了一句类似天气概况的文字:“A considerable increase in Humidity is noted at all stations”。 〔图片来源:香港中央图书馆〕

但是,早年天文台信息的发放还未完善。每日发出的「中国沿海气象记录」只能够经由信差送到海军总部、船政厅、电报公司及三家英文报馆。而自海外接收的电报信息亦需要由天文台信差从电报公司带回天文台。到了1890年天文台才能够接通电报公司,利用电报直接交换信息。从这时开始,天文台发出的「中国沿海气象记录」和「气象记录」可以通过电报送到电报公司和船政厅,并张贴在它们的告示板上。船员亦可以免费透过电报公司向天文台查询天气资料。天文台亦可以通过电报接收域多利山顶信号站及其后建立的蚊尾洲岛〔Gap Rock〕灯塔的气象报告。

1892年,天文台再向前迈进一步,聘请了杜伯克台长的胞妹安妮〔Annie Doberck〕出任助理气象学家〔Assistant Meteorologist〕。安妮是天文台第一位女性科学家,她的职责除了发出天气预测、「中国沿海气象记录」和「气象记录」之外,她还负责登上停泊在港口的船只,从船上的「船舶日志」〔 ship-log〕抽取其中之气象记录,作为日后气象分析和制作海洋气候图之用。当然,安妮在过程中还可以与船长交流,解答关于天气的问题和建立彼此合作的关系。这就是今天「港口气象主任」〔Port Meteorological Officer〕的前身。而制作海洋气候图则需要收集大量的船只气象记录、数据分析和计算。从1893年至1911年之间,安妮共整理了接近42万个气象观测记录,首批海洋气候图亦在1914年完成,安妮亦在1915年退休。

根据天文台台长的年报,香港天文台从1892年起亦在每日将附有24小时天气预测的「中国沿海气象记录」印制并送到报馆,以便刊登在中午左右出版的报纸号外。但年报亦称,没有一份报章定期在当天黄昏甚至第二天早上刊登,似乎这个安排初期遇到一定困难。及后到了1893年10月14日,天文台增加每日印制「中国沿海气象记录」的数量,并将印刷副本经由船政厅免费发放到有需要的船长手上。虽然从1892年的年报可以得知「中国沿海气象记录」已经附有24小时天气预报,而且亦已经有专人制作天气预测,但我们发现到了1895年1月21日,「中国沿海气象记录」才开始出现预测〔Forecast〕一字〔图38〕,个中原因留待日后进一步研究。


图38:香港天文台于1895年1月21日发出的「中国沿海气象记录」可见预测〔Forecast〕一字。 〔图片来源:香港天文台〕

及后到了1906年7月23日,天文台开始在「中国沿海气象记录」加入不同地区的24小时天气预测〔图39〕,覆盖范围东至台湾海峡,西至海南岛,大大扩展了预报范围,为日后发出船舶天气预报和华南海域天气报告奠定基础。


图39:香港天文台于1906年7月23日发出的「中国沿海气象记录」加入四个不同区域的24小时天气预测。 〔图片来源:香港天文台〕

到了1909年6月,天文台的气象服务再迈进一个里程碑:天文台开始将每天绘制覆盖东亚地区的天气图制作副本,在船政厅、卜公码头及天星小轮码头的告示板张贴,供市民阅览〔图40〕。在其后数年,每日印制的「中国沿海气象记录」〔后来改称为「每日天气报告」〔Daily Weather Report〕〕及24小时区域天气预测广受香港甚至外地不同机构欢迎,到了1914年1月1日,为了应付不断增加的需求,「每日天气报告」供私人公司及个人订阅,每年费用10元。同年,随着引进石版印刷〔lithography〕技术,每日天气图可以进行复印,取代以往使用人手复制的方法。 1917年开始,每日天气图亦可以供私人公司及个人订阅,每年费用36元。


图40:天文台于1909年6月30日上午6时发出的天气图,是香港天文台现存最早的天气图。 〔图片来源:香港天文台〕

天文台服务的发展很大程度上依靠科技的进步。在19世纪末,无线电通讯的技术虽然已经面世,但初期在香港只有军部可以使用,与香港政府的合作亦未能展开。及后在1906年和1908年两场风灾后,香港政府希望汲取教训改善通报台风消息,无线电通讯因此再度被提出 [24] ,天文台亦于1908年开始通过无线电报从英国海军舰只接收邻近海域的气象观测。及后随着位于香港岛东南端的鹤咀无线电站在1915年启用,天文台开始于每日向船只发放天气预测和台风消息。天文台当时是以摩尔斯电码形式经电报把天气预测和台风消息传送至鹤咀无线电站,再于下午1时向船只传送。 1919年至1920年代初,每天的传送次数增加至两次。天文台亦于1918年9月起通过鹤咀无线电站每日两次发放时间信号。1926年11月30日,天文台总部的新无线电站落成,台风警告及天气报告分别于1927年4月1日及8 月13日直接由天文台总部的无线电站以声音广播。及后,香港的官方电台,即香港电台,于1928年成立并开始透过大气电波向市民以声音广播香港天文台所发出的天气报告、预测和台风消息。

天文台在1915年亦同时透过鹤咀无线电站开始接收超过100艘英国、荷兰和日本船只的天气报告,之后接收到的船只天气报告逐渐增加,到1926年接收近2000艘船只的天气报告,到1938年更增加至4000艘。

香港在亚洲区作为一个航运枢纽的角色在1936年起了变化:第一班从马来西亚滨城飞来的皇室航空公司〔Imperial Airways〕客机于3月24日在九龙启德机场降落,打开了香港民用航空的历史。次年5月18日,天文台的航空气象服务开始,每日为启德机场提供航空气象服务。当时每星期只有一班航班,天文台安排一位高级职员和一位华籍助理每日在特定时间驻守启德机场,提供远东天气图、高空风资料、每小时天气报告及为离港班机的机组人员提供咨询服务和航路预测。

大家可能会问:为什么天文台能够在短短一年时间就可以开始提供崭新的航空气象服务呢?其实,香港天文台早于1921年已经开始研究利用气球作高空气象观测的试验,为日后提供航空气象服务奠定基础。当时测风气球在天文台总部施放,然后利用经纬仪〔theodolites〕追踪气球来计算高空风向和风速〔图41〕。虽然高空气象观测试验一直未受政府重视,但天文台继续进行研究工作,并将观测所得的数据与相关国际机构 [25] 分享,可见当时天文台在这个范畴已经走在世界前沿。及后,天文台在1924年首次与皇家空军合作利用飞机探测高空温度,到了1938年更与远东飞行训练学校合作,利用飞机开始提供高空温度及湿度观测资料。


图41:天文台职员于1930年代初在总部施放测风气球。相片中左面的工作人员手持测风气球,右面的工作人员负责操作经纬仪,记录气球的方位和仰角,从而计算出高空的风速和风向。 〔图片来源:希活先生家人〕

小结

从以上香港天文台成立和早期发展的过程,我们可以看到科学乃是香港天文台提供服务之本,清楚掌握用户需求和不断创新、应用新科技是发展新服务之道。在科学的范畴上,天文台的工作涵盖天文、气象、物理、航海、通讯等领域,极为广阔。

香港天文台在早期提供的服务很明显地都是面向航运界和为了保障海上及公众安全。为了有效提供服务,建立沟通渠道必需是双向的:一方面利用最新的通讯网络广泛收集科学数据,同时亦能够透过这些网络向用户传达所需和容易理解的资讯。船只同时作为数据提供者和接收服务的客户更是一个在今天「大数据」年代仍然非常适用的合作共赢模式。

以上的天文台早期历史只写到二战前夕。究竟天文台在战争的洗礼后如何重建?天文台又如何在原有的基础上再作发展,成为世界一流的气象机构?航空气象服务和其他已经在战前萌芽的范畴又如何发扬光大?请留意我们在往后《香港桂冠论坛通讯》发表的下集。

参考文献


  1. 2021年5月第九期。
  2. 当年只包括香港岛及九龙半岛,英国还未租借新界。
  3. https://collections.rmg.co.uk/collections/objects/100857.html
  4. https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/historical_declination/
  5. https://www.ais.gov.hk/HKAIP/aipall.pdf
  6. https://en.wikipedia.org/wiki/Time_ball
  7. https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_FitzRoy
  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)即是后来的工务局长,今天的发展局长。
  10. 船政司(Harbour Master)即今天的海事处长。
  11. https://www.hko.gov.hk/tc/whatsnew/index.htm?year=2019;香港子午线(一):神秘的魔法石;(二)戴伟思博士与魔法石;(三)寻找失落的魔法石;(四)最后的魔法石。
  12. Doberck, William (1883): “Instructions for Making Meteorological Observations Prepared for Use in China”, Hong Kong Observatory.
  13. 这些气象站在早期包括:域多利山顶、鹤咀、青洲及昂船洲。
  14. The Eastern Extension Australasia and China Telegraph Company Limited.
  15. The Great Northern Telegraph Company Limited.
  16. 关于如何利用中星仪测定地方时,请留意往后的《香港桂冠论坛通讯》。
  17. http://www.oasi.org.uk/OPO/Telescopes/Tele_transit.jpg
  18. 除了星期六(在上午十时和下午一时降下时间球)和星期日及公众假期(只在上午十时降下时间球)。
  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. 为了简化起见,本文将 ”signal”,“code”及“signal code” 皆称为「信号」。
  23. https://sunzi.lib.hku.hk/hkgro/view/g1917/51251.pdf
  24. 马冠尧〔2020〕:「战前香港电讯史」,三联书店。
  25. International Commission for the Investigation of the Upper Air.

作者︰
香港天文台前台长岑智明先生
香港天文台高级科学主任李子祥博士
香港天文台台长郑楚明博士