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香港天文台是一个负责监测及预测天气、并就与天气有关的灾害发出警告的政府部门。天文台亦监测和评估香港的辐射水平，以及为广大市民和航海、航空、工业及工程行业提供气象和地球物理服务。

气象服务

天文台为公众、渔民、航海人士、航空界和其他特殊用户提供天气服务。透过特别安排，天文台也为大型活动如烟花汇演和体育盛事等提供适切的气象服务。天文台的天气预测及警告服务已取得国际标准化组织ISO 9001:2015质量管理体系认证。

天文台设有各种天气监测仪器，包括量度全港各区风向、风速、气压、气温、湿度及雨量的自动气象站网络、提供实时天气照片及能见度资料的摄影机和能见度仪表网络、用以探测闪电的闪电定位网络及测度雨区强度和走向的两台多普勒天气雷达。此外，天文台亦与世界各地的气象中心实时交换数据及接收多颗气象卫星的云图。

天文台利用电脑模式模拟及预测东亚和北太平洋西部天气系统的发展，借此预测香港及邻近海区的天气，为市民提供在空间及时间上精细的天气预报。就本港的天气，天文台除了提供长达九天的天气预测，亦透过「香港自动分区天气预报」网页，提供香港各地点及珠三角区域未来九天每小时电脑天气预报，以及未来十四天每日最低及最高温度和未来九天热带气旋路径概率的延伸预报。

而「大雨及雷暴区域资讯」网页则提供「局部地区大雨报告」、「新界北部水浸特别报告」或「雷暴警告」所影响范围，以及各区录得的雨量及闪电出现的位置。另外，「指定地点闪电戒备服务」亦于地理信息系统平台上一站式显示闪电及其相关资讯。

天文台开发了一套名为「小涡旋」临近预报系统，利用雷达、雨量及闪电等数据，并结合电脑模拟结果，预测未来六小时暴雨及相关连的恶劣天气。除支援天气预测和警报外，「小涡旋」亦透过天文台网站和「我的天文台」流动应用程式向公众提供未来两小时降雨和一小时闪电临近预报。天文台获世界气象组织指定为亚洲区的临近预报区域专业气象中心，为区内气象机构提供有关重大天气事件的临近预报产品与技术。

辐射监测与评估

天文台负责监测香港境内的环境辐射水平，并采集空气、土壤、水及食品样本作辐射测量。天文台的辐射测量服务获得ISO 9001:2015质量管理体系认证。万一广东省内的核电站发生核事故，天文台会即时加强辐射监测工作、评估辐射后果及向政府提供有关采取适当防护措施的技术意见。

时间标准、地球物理及气候服务

天文台利用铯原子钟订定本港的时间标准，并透过网络时间服务、互联网时钟、「打电话问天气」服务及本地电台提供授时服务。天文台同时向位于法国的国际度量衡局提供天文台原子钟时间数据，参与订定协调世界时(UTC)。

天文台设有地震站网络，并收集全球多个地震站的实时数据，以监测地震活动和提供地震资讯服务，透过Twitter、微博和RSS发放地震速报。此外，天文台也设有一个潮汐测量站网络以提供潮汐、平均海平面、风暴潮和海啸的资料。万一海啸发生并有机会影响香港时，天文台会向公众发出警告。