德沃夏克衛星雲圖分析法 (-修訂版-)
Dvorak analysis for Tropical Cyclone intensity
即找出雲系中心(Cloud System
Centre)所在,主要是利用擾動或熱帶氣旋相關的螺旋雲帶,而推測出其焦點所在,
又或者是幾何上熱帶氣旋風眼的中心位置。一般對較弱的熱帶氣旋,我們可用可見光衛星雲圖、QuikScat風場圖等
直接找出其低層環流中心。
●第一步a - 判斷它為熱帶氣旋
初始利用德沃夏克分析法對某一熱帶擾動/氣旋進行分析前,必須先考慮擾動是否有足夠的徵兆顯示它增強為熱帶低氣壓,
以將其T-number訂為 T1。以下三個徵兆是熱帶擾動是否達至熱帶氣旋強度的參考徵兆:
由於初始生成的擾動其高層發展一般較差,因此初生成時擾動的對流會時多時少,強度相當不穩定,
因此初始分析的24小時,我們不能將其T-number降低。
另一方面,按德沃夏克分析法,如果擾動身處的環境仍大致良好,它將會在被訂為T1後36小時內增強為熱帶風暴,
即T2.5的階段。如果估計環境轉差,擾動不會增強,則我們會在T1後加上負號,以表示預計它不會有所發展。
[補充:最簡單的方法就是參考QUIKSCAT分析,若顯示擾動開始由季風低壓漸轉為熱帶低壓,則可將T指數定為1]
我們要在這步決定熱帶氣旋的Data T-Number(DT),在進行分析前,我們先從衛星雲圖中看看究竟應該用那一種特徵去進行分析。
•如果熱帶氣旋的低層環流中心呈部份或完全外露狀態,而且擁有基本環流(Primary Band),又或是其對流切至一側發展(Shear Pattern),則用方法a。
•如果熱帶氣旋已有風眼,使用方法b。
•如果熱帶氣旋擁有中心密集雲層區(CDO)[可見光雲圖]或嵌匿藏中心(Embedded Centre)[紅外雲圖],使用方法c。
•如果熱帶氣旋有中心冷雲蓋(CCC),使用方法d。
根據
I) 基本環流的旋捲度(即環流繞著中心多少個圈) 或
II) 主對流雲團與中心的切離度(低層中心和高層對流相差之緯度計算),
來直接決定DT,請對照下表:
圖1 : 颱風強度以下時,可採用可見光或紅外線衛星圖估計熱帶氣旋強度
上方屬旋捲度,下方則屬切離度估計
圖2 : 颱風以上強度時,只可用可見光衛星圖估計旋捲度
當估計CF值後,需加上圖右的BF才可估計其強度。
環流旋捲度由0.2至1.7,可視為是基本環流圍繞中心所捲的圈數,更強的熱帶氣旋其額外旋捲圈數則計作BF值。
對流切離的程度,以主對流團(色階需在DG以上)和中心距離來定,距離單位為(Lat)緯度,一緯度大約等如110公里。
Rule-如果基本環流/主對流團之雲頂溫度很低(色階W以上),DT增加0.5。
Rule-熱帶氣旋擁有風眼及純T指數已持續24小時超過2.0;否則,請用方法a或d或跳往第三步。
分析眼牆寬度,並對比其和風眼的雲頂溫度,須利用色階表,我們建議使用NRL的色調強化衛星雲圖,
它和舊式使用的黑白灰階衛星雲圖/台灣中央氣象局和香港天文台衛星圖對照表如下:
在上表,我們先決定了Eye adjustment Number (EA)。
色調強化衛星雲圖用 | |||||||
眼牆寬度 | ≧0.5度 (55公里) |
≧0.5度 (55公里) |
≧0.5度 (55公里) |
≧0.4度 (44公里) |
≧0.4度 (44公里) |
≧0.3度 (33公里) |
≧0.3度 (33公里) |
溫度 | CMG | W | B | LG | MG | DG | OG |
E-Number (E) | 6.5 | 6.0 | 5.5 | 5.0 | 4.5 | 4.5 | 4.0 |
Rule- 如果使用紅外線衛星圖時,E+EA比MET(Model Expect T-number)為細,則請分析BF(Banding Feature),BF的分析請參考圖2。MET將會於第四部決定。
可見光衛星雲圖用 | ||||||||
眼牆寬度 | >1.0度 | 1.0度 | ≧0.75 (83公里) |
≧0.5度 (55公里) |
≧0.25 (28公里) |
Banding Eye | ||
外圍環流寬度 | 1.25度 138公里 |
0.75度 83公里 |
0.25度 28公里 |
|||||
E-Number (E) | 7.0 | 6.0 | 5.0 | 4.0 | 3.0 | 5.0 | 4.0 | 3.0 |
Rule- 使用可見光衛星圖時,DT=E+EA+BF,即必需要加上BF才能估計正確的DT值。
Rule-(使用色調強化衛星雲圖)熱帶氣旋的中心位於中心對流團(溫度低於9度即OW或之下),而且純T指數已持續12小時≧3.5;否則,請用方法a或d或跳往第三步。
色調強化衛星雲圖用 -- 嵌匿中心(Embedded Center) | ||||||
對流團半徑 | ≧0.6度 (66公里) |
≧0.6度 (66公里) |
≧0.5度 (55公里) |
≧0.5度 (55公里) |
≧0.4度 (44公里) |
≧0.4度 (44公里) |
溫度 | W | B | LG | MG | DG | OG |
CF | 5.0 | 5.0 | 4.5 | 4.0 | 4.0 | 3.5 |
●方法c2 - (可見光衛星圖) 密集雲區分析法(CDO)
Rule-(使用可見光衛星雲圖)中心密集雲層區(CDO)直徑超過0.75度(80公里);否則,請用方法a或d或跳往第三步。
可見光衛星雲圖用 -- 中心密集雲層區(CDO) | ||||||
形狀 | 渾圓顯著 | 不規則形狀 | ||||
CDO直徑 | >2.75度 (300公里) |
1.75度 (190公里) |
1.25度 (140公里) |
0.75度 (85公里) |
>1.5度 (170公里) |
>1度 (110公里) |
CF | 5.0 | 4.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 2.0 |
中心密集雲層區分析法,必須加上BF值,分析請參考圖2。
最後,DT = CF + BF。
特徵:呈逗號、渾圓或扁圖,邊緣清晰且缺乏外圍環流(如有較多外圍環流則顯示不屬CCC結構)。初期發展迅速並向外擴張,後佔據熱帶氣旋表面面積七成或以上,後狀態可維持6~24小時不等。
Rule1 - 如果先前T指數少於或等於3.0,則未來12小時T指數使用過去12小時趨勢(例如繼續增強或減弱),
12小時後則保持同等T指數,直接中心冷雲蓋消失。
Rule2 - 如果先前T指數大過3.5,則定最終T指數為3.5,直至中心冷雲蓋消失。
Rule3 - 不要因CCC範圍縮小以估計其強度減弱,這是相當常見的。
Rule4 - 當CCC消失,一般它都會發展為一個T4強度的颱風。
分析過去24小時衛星雲圖動畫,以決定熱帶氣旋在過去有何強度變化:
增強的特徵 (D - Development):
1.環流特徵: 螺旋雲帶變得緊密或旋卷度增加。
2.密集雲區特徵:
中心密集雲層區擴張及雲頂溫度下降,螺旋型態增加。
3.切離特徵: 深層對流鞏固到其中心附近發展。
4.風眼特徵:
眼牆變寬且雲頂溫度下降;風眼縮小而變得渾圓,當中溫度上升。
5.日際變化: 雲頂溫度在日間沒有回升現象。
減弱的特徵 (W - Weaken):
1.環流特徵: 螺旋雲帶變得鬆散或減弱。
2.密集雲區特徵:
中心密集雲層區縮小及雲頂溫度上升,邊緣變得不渾圓。
3.切離特徵: 深層對流減弱並切離。
4.風眼特徵:
眼牆變窄或崩潰,雲頂溫度上升;風眼擴大而變得不規則狀,當中溫度下降。
5.日際變化: 雲頂溫度在晚間沒有明顯下降現象。
強度不變的特徵 (S - Steady):
1.中心冷雲蓋(CCC)出現,並持續12小時。
2.增強及減弱的特徵同時出現。
3.正常日夜的雲頂溫度變化(日間雲頂溫度上升、晚間下降)。
如果在最新衛星圖中無法使用Dvorak Analysis估計熱帶氣旋強度
可利用以上趨勢分析類推其強度情況。
第四步:決定MET的值
MET(Model Expected T-number)是把熱帶氣旋的過去強度變化趨勢數值化的一種做法,決定MET也是頗為主觀的,通常DT和PT值就是用來修正MET,故MET可視為是T指數的粗略估計值,又或是熱帶氣旋強度變化的氣候平均值(Climatology Rate)。
熱帶氣旋起始生成第一天、或當熱帶擾動進入TCFA(Tropical Cyclone Formation Alert)的階段時,MET就會定為1.0。
此後,MET隨著我們在第三步所分析的D、S或W所變化,通常是以昨天的最終T指數+0.5、+1.0、-0.5或-1.0。如熱帶氣旋迅速增強或減弱,則加減幅度可達1.5。如果以上情況皆不明顯,則假設MET每日加1.0。
第五步:決定型態指數PT的值
接著,我們需跟據下表決定Pattern T-number(PT)的值,如果此值和MET不同,則可因應情況修正,通常修正值不應和MET相差0.5;如果真的沒有形狀相似的圖配對實況,則最後T指數以MET為準。
紅外線衛星雲圖用
RULE - 如果陰影部份的雲頂溫度是W或更冷,PT+0.5。
可見光衛星雲圖用
RULE - 如果螺旋雲帶長度短過2.5緯度(275公里),PT-1.0。
第六步:決定T-number
經過一輪步驟後,我們將跟據DT、PT和MET去決定最終的T指數數值。
首先,比較三者是否接近甚至一致,否則,則因應分析過程那個較為有代表性而作出取捨。
RULEA - 盡可能使用連續3小時的衛星雲圖估計熱帶氣旋強度,以避免短期性的強度變化。
RULEB - 若DT/PT值真的相差很遠,又不知那一較有代表性,則應先取較接近MET的數值或取DT/PT兩值之平均數作為T-number。
決定T指數另外亦需注意以下的限制:
RULE1 - 熱帶氣旋的第一次T指數評估必定為1.0或1.5。
RULE2 - 首24小時,應逐步將熱帶氣旋T指數由1升至2,除非出現明顯的減弱或增強,但即使增強T指數亦必需在4.0以下。
RULE3 - 首48小時,若熱帶氣旋是處於增強狀態,則晚間不可降低T指數的值。
RULE4 - 當T指數仍細於4.0時,接著6小時T指數變化最多0.5、12小時1.5、18小時2.0及24小時2.5。
RULE5 - 最終的T-number相差MET值不應大過1。
當然,以下限制只屬參考性質,因為要考慮到氣壓下降速度未必及得上雲團發展速度。
但實際西太平洋每年平均有一個熱帶氣旋會突破以上限制,在極短時間內迅速增強,T指數可在24小時內急增4.0以上。
如出現這些情況,T指數亦可按情況迅速調整至DT/PT值而無須考慮以上限制。
第七步:熱帶氣旋強度CI
目前強度值Current Intensity (CI),根據一些規則修正T指數以減少因錯誤評估熱帶氣旋減弱狀態而引起的問題,因此CI是決定目前熱帶氣旋強度及級數的最終指標。
RULE1 -
在非減弱或重新增強的情況下,CI = T-number
RULE2 - 若熱帶氣旋開始減弱,CI在接著12小時必需保持相同,之後維持CI比T-number高0.5或1.0。
附錄--T指數-強度對照表
指數 | 風速 kt(km/h) | hPa | 指數 | 風速kt(km/h) | hPa |
0.5 | 25(45) | --- | 4.5 | 77(140) | 966 |
1.0 | 25(45) | --- | 5.0 | 90(165) | 954 |
1.5 | 25(45) | --- | 5.5 | 102(185) | 941 |
2.0 | 30(55) | 1000 | 6.0 | 115(210) | 927 |
2.5 | 35(65) | 997 | 6.5 | 127(235) | 914 |
3.0 | 45(85) | 991 | 7.0 | 140(260) | 898 |
3.5 | 55(100) | 984 | 7.5 | 155(290) | 879 |
4.0 | 65(120) | 976 | 8.0 | 170(315) | 858 |
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