Technika Dvoraka - Dvorak technique

Typowe wzorce rozwojowe obserwowane podczas rozwoju cyklonów tropikalnych i ich intensywność przypisana do Dvoraka

Technika Dvorak (opracowane w latach 1969 i 1984 przez Vernon Dvorak ) jest powszechnie stosowany system do oceny tropikalnych cyklonowego intensywności (które zawiera tropikalnych depresji, burzy tropikalnej i huraganu / Typhoon / intensywne tropikalne intensywności cyklonu) wyłącznie na bazie widzialne i podczerwone zdjęć satelitarnych . W oszacowaniu siły satelity Dvoraka dla cyklonów tropikalnych istnieje kilka wzorów wizualnych, które może przyjąć cyklon, które określają górne i dolne granice jego intensywności. Głównymi wzory stosowane są zakrzywione zespół wzór (T1.0, T4.5) wzór ścinania (T1.5-Travian 3.5) centralnej gęstej pochmurny (CDO) wzór (T2.5, T5.0), centralna osłona zimna (CCC), wzór opaski (T4.0–T4.5) i wzór oka (T4.5–T8.0).

Zarówno centralny, gęsty wzór zachmurzenia, jak i osadzony wzór oka wykorzystują wielkość CDO. Intensywność wzorca CDO zaczyna się od T2,5, co odpowiada minimalnej intensywności burzy tropikalnej (40 mph, 65 km/h). Rozważany jest również kształt gęstego centralnego zachmurzenia. Wzór oka wykorzystuje chłód wierzchołków chmur w otaczającej masie burzy i kontrastuje go z temperaturą w samym oku. Im większa różnica temperatur, tym silniejszy cyklon tropikalny. Po zidentyfikowaniu wzorca, cechy burzowe (takie jak długość i krzywizna prążków) są dalej analizowane w celu uzyskania określonej liczby T. Wzór CCC wskazuje na niewielki rozwój, pomimo zimnych wierzchołków chmur związanych z szybko ewoluującą cechą.

Kilka agencji wydawania numerów intensywności Dvorak dla cyklonów tropikalnych i ich prekursorów, w tym National Hurricane Center „s Tropical Analiza i prognoza Branch (TAFB), przy czym NOAA / NESDIS satelitarna Analiza Branch (SAB) oraz Centrum Joint Typhoon Warning w Naval Meteorologii Oceanografia i poleceń w Pearl Harbor , Hawaje .

Ewolucja metody

Technika Dvoraka nie diagnozuje prawidłowo intensywności cyklonów dla burz, takich jak Subtropical Storm Andrea, ponieważ dotyczy tylko cyklonów tropikalnych

Początkowy rozwój tej techniki nastąpił w 1969 roku przez Vernona Dvoraka, wykorzystując zdjęcia satelitarne cyklonów tropikalnych w północno-zachodniej części Oceanu Spokojnego. System w swojej początkowej postaci obejmował dopasowywanie wzorców funkcji chmury z modelem rozwoju i zaniku. W miarę dojrzewania tej techniki w latach 70. i 80. XX wieku pomiary cech chmur stały się dominujące w określaniu intensywności cyklonu tropikalnego i ciśnienia centralnego obszaru niskiego ciśnienia cyklonu tropikalnego . Wykorzystanie zdjęć satelitarnych w podczerwieni doprowadziło do bardziej obiektywnej oceny siły cyklonów tropikalnych z oczami , wykorzystując temperatury szczytu chmur w obrębie ściany oka i kontrastując je z ciepłymi temperaturami w samym oku. Ograniczenia dotyczące krótkoterminowej zmiany intensywności są stosowane rzadziej niż w latach 70. i 80. XX wieku. Centralne ciśnienia przypisane cyklonom tropikalnym wymagały modyfikacji, ponieważ pierwotne szacunki były o 5–10 hPa (0,15–0,29 inHg) za niskie na Atlantyku i do 20 hPa (0,59 inHg) za wysokie na północno-zachodnim Pacyfiku. Doprowadziło to do opracowania oddzielnej relacji ciśnienia wiatru dla północno-zachodniego Pacyfiku, opracowanej przez Atkinsona i Hollidaya w 1975 r., a następnie zmodyfikowanej w 1977 r.

Ponieważ analitycy wykorzystujący tę technikę prowadzą do subiektywnych błędów, podjęto wysiłki, aby dokonać bardziej obiektywnych szacunków za pomocą programów komputerowych, które były wspomagane obrazami satelitarnymi o wyższej rozdzielczości i mocniejszymi komputerami. Ponieważ wzorce satelitów cyklonu tropikalnego mogą się zmieniać w czasie, zautomatyzowane techniki wykorzystują sześciogodzinny okres uśredniania, aby uzyskać bardziej wiarygodne szacunki intensywności. Rozwój obiektywnej techniki Dvoraka rozpoczął się w 1998 roku, która najlepiej sprawdzała się w przypadku cyklonów tropikalnych, które miały oczy (o sile huraganu lub tajfunu). Nadal wymagało to ręcznego umieszczenia centrum, zachowując pewną subiektywność w procesie. Do 2004 roku opracowano zaawansowaną, obiektywną technikę Dvoraka, która wykorzystywała cechy pasm dla systemów poniżej intensywności huraganu i obiektywnie określała środek cyklonu tropikalnego. W 2004 r. odkryto błąd ciśnienia centralnego związany z nachyleniem tropopauzy i temperatur szczytu chmur, które zmieniają się wraz z szerokością geograficzną, co pomogło poprawić oszacowanie ciśnienia centralnego w ramach obiektywnej techniki.

Szczegóły metody

Dvorak T-Number i odpowiadająca intensywność
Numer T 1-minutowe wiatry Kategoria ( SSHWS ) Min. Ciśnienie (milibary)
( węzły ) (mil na godzinę) (km/h) atlantycki Północno-Zachodni Pacyfik
1,0 – 1,5 25 29 45 poniżej TD ---- ----
2,0 30 35 55 TD 1009 1000
2,5 35 40 65 TS 1005 998
3,0 45 52 83 TS 1000 991
3,5 55 63 102 TS- kat 1 994 984
4.0 65 75 120 Kat 1 987 976
4,5 77 89 143 Kat 1Kat 2 979 966
5.0 90 104 167 Kat 2Kat 3 970 954
5,5 102 117 189 Kat 3 960 941
6,0 115 132 213 Kot 4 948 927
6,5 127 146 235 Kot 4 935 915
7,0 140 161 260 Kot 5 921 898
7,5 155 178 287 Kot 5 906 879
8,0 170 196 315 Kot 5 890 858
8,5sztylet 185 213 343 Kot 5 873 841
Uwaga: ciśnienia pokazane dla basenu północno-zachodniego Pacyfiku są niższe, ponieważ ciśnienie w całym basenie jest stosunkowo niższe niż w basenie atlantyckim.
sztyletWartości 8,1–8,5 są przypisywane tylko przez zautomatyzowane zaawansowane systemy Dvoraka CIMSS i NOAA i nie są wykorzystywane w analizach subiektywnych.
Wzmocnione obrazy Dvoraka tajfunu Haiyan w T8.0

W rozwijającym się cyklonie technika wykorzystuje fakt, że cyklony o podobnej intensywności mają zwykle pewne charakterystyczne cechy, a w miarę ich wzmacniania mają tendencję do zmiany wyglądu w przewidywalny sposób. Strukturę i organizację cyklonu tropikalnego śledzi się przez 24 godziny, aby określić, czy burza osłabła, utrzymała swoją intensywność, czy też się wzmocniła. Różne cechy chmur centralnych i pasm są porównywane z szablonami, które pokazują typowe wzorce burzy i związaną z nimi intensywność. Jeśli dostępne są obrazy satelitarne w podczerwieni dla cyklonu z widocznym wzorem oka, technika wykorzystuje różnicę między temperaturą ciepłego oka a otaczającymi zimnymi wierzchołkami chmur w celu określenia intensywności (zimniejsze wierzchołki chmur zwykle wskazują na intensywniejszą burzę). W każdym przypadku burzy przypisywana jest „liczba T” (skrót od liczby tropikalnej) i wartość natężenia prądu (CI). Pomiary te mieszczą się w zakresie od 1 (minimalna intensywność) do 8 (maksymalna intensywność). Liczba T i wartość CI są takie same, z wyjątkiem słabnących burz, w których to przypadku CI jest wyższe. W przypadku systemów osłabiających CI jest utrzymywany jako intensywność cyklonu tropikalnego przez 12 godzin, chociaż badania z National Hurricane Center wskazują, że sześć godzin jest bardziej uzasadnione. Tabela po prawej pokazuje przybliżoną prędkość wiatru przy powierzchni i ciśnienie na poziomie morza, które odpowiadają danej liczbie T. Wielkość zmiany siły cyklonu tropikalnego w ciągu 24 godzin jest ograniczona do 2,5 liczby T dziennie.

Rodzaje wzorów

W oszacowaniu siły satelity Dvoraka dla cyklonów tropikalnych istnieje kilka wzorów wizualnych, które może przyjąć cyklon, które określają górne i dolne granice jego intensywności. Główne stosowane wzory to zakrzywiony wzór pasma (T1.0-T4.5), wzór ścinania (T1.5-T3.5), wzór centralnego gęstego zachmurzenia (CDO) (T2,5-T5.0), wzór pasmowego oka (T4.0-T4.5), wzór oka (T4.5-T8.0) i wzór centralnej osłony zimnej (CCC). Zarówno centralny gęsty wzór zachmurzenia, jak i osadzony wzór oka wykorzystują wielkość CDO. Intensywność wzorca CDO zaczyna się od T2,5, co odpowiada minimalnej intensywności burzy tropikalnej (40 mil na godzinę (64 km/h)). Rozważany jest również kształt gęstego centralnego zachmurzenia. Im dalej centrum jest schowane w CDO, tym silniejsze jest uważane. Cyklony tropikalne z maksymalnymi utrzymującymi się wiatrami od 65 mil na godzinę (105 km/h) do 100 mil na godzinę (160 km/h) mogą mieć swoje centrum cyrkulacji zasłonięte przez zachmurzenie centralnego gęstego zachmurzenia na zdjęciach satelitarnych w zakresie widzialnym i podczerwonym, co sprawia, że ​​diagnoza ich nasilenia jest wyzwaniem.

Wzór CCC, z dużą i szybko rozwijającą się masą grubych chmur cirrus, które w krótkim czasie rozchodzą się z obszaru konwekcji w pobliżu centrum cyklonu tropikalnego, wskazuje na niewielki rozwój. Kiedy się rozwija, pasma deszczu i linie chmur wokół cyklonu tropikalnego słabną, a gruba osłona chmur zasłania centrum cyrkulacji. Chociaż przypomina wzorzec CDO, jest rzadko spotykany.

Wzór oka wykorzystuje chłód wierzchołków chmur w otaczającej masie burzy i kontrastuje go z temperaturą w samym oku. Im większa różnica temperatur, tym silniejszy cyklon tropikalny. Wiatry w cyklonach tropikalnych można również oszacować, śledząc obiekty w obrębie CDO za pomocą geostacjonarnych obrazów satelitarnych z szybkim skanowaniem , których zdjęcia są wykonywane w odstępach minutowych, a nie co pół godziny.

Po zidentyfikowaniu wzorca, cechy burzowe (takie jak długość i krzywizna prążków) są dalej analizowane w celu uzyskania określonej liczby T.

Stosowanie

Kilka agencji publikuje liczby Dvoraka dotyczące cyklonów tropikalnych i ich prekursorów. Obejmują one Oddział Analizy i Prognoz Tropikalnych Narodowego Centrum Huragan (TAFB), Oddział Analizy Satelitarnej Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (SAB) oraz Wspólne Centrum Ostrzegania przed tajfunami w Centrum Meteorologii i Oceanografii Marynarki Wojennej Pacyfiku w Pearl Harbor na Hawajach.

National Hurricane Center często cytuje numery T Dvoraka w swoich produktach z cyklonem tropikalnym. Poniższy przykład pochodzi z dyskusji numer 3 w Tropical Depression 24 (ewentualnie huragan Wilma ) z sezonu huraganów atlantyckich 2005 :

BOTH TAFB AND SAB CAME IN WITH A DVORAK SATELLITE INTENSITY ESTIMATE OF T2.5/35 KT. HOWEVER ...OFTENTIMES THE SURFACE WIND FIELD OF LARGE DEVELOPING LOW PRESSURE SYSTEMS LIKE THIS ONE WILL LAG ABOUT 12 HOURS BEHIND THE SATELLITE SIGNATURE. THEREFORE... THE INITIAL INTENSITY HAS ONLY BEEN INCREASED TO 30 KT.

Należy zauważyć, że w tym przypadku liczba T Dvoraka (w tym przypadku T2.5) była po prostu używana jako wskazówka, ale inne czynniki decydowały o tym, jak NHC zdecydował się ustawić intensywność systemu.

Spółdzielczy Instytut Badań Meteorologicznych Satelitarnej (CIMSS) na University of Wisconsin-Madison opracował Celem Metoda Dvoraka (ODT). Jest to zmodyfikowana wersja techniki Dvoraka, która wykorzystuje algorytmy komputerowe, a nie subiektywną ludzką interpretację, aby uzyskać numer CI. Zwykle nie stosuje się tego w przypadku depresji tropikalnych lub słabych burz tropikalnych. Chiny Meteorological Agency oczekuje się (CMA), aby rozpocząć stosując standardową wersję Dvorak 1984 w niedalekiej przyszłości. Departament meteorologiczne indyjskich (IMD) preferuje pomocą obrazów satelitarnych przez widoczny obraz w podczerwieni na skutek zauważalnej wysokiej polaryzacji szacunków pochodzące z obrazów podczerwonego podczas wczesnych godzin porannych konwekcyjnego maksimum. Japonia Meteorological Agency (WIZ) wykorzystuje wersję podczerwieni Dvorak nad widzialnym wersji obrazowania. Obserwatorium w Hongkongu i JMA nadal wykorzystują Dvoraka po wylądowaniu cyklonu tropikalnego. Różne ośrodki utrzymują maksymalne natężenie prądu przez 6–12 godzin, chociaż zasada ta jest łamana, gdy widoczne jest szybkie osłabienie.

Obywatelska witryna naukowa Cyclone Center wykorzystuje zmodyfikowaną wersję techniki Dvoraka do kategoryzacji tropikalnej pogody po 1970 roku.

Zalety i wady

Najważniejszą korzyścią z zastosowania tej techniki jest to, że zapewniła ona pełniejszą historię intensywności cyklonów tropikalnych na obszarach, na których rozpoznanie samolotów nie jest ani możliwe, ani rutynowo dostępne. Szacunki intensywności maksymalnego utrzymującego się wiatru są obecnie w zakresie 5 mil na godzinę (8,0 km/h) od tego, co samoloty są w stanie zmierzyć w połowie czasu, chociaż przypisanie intensywności systemów o sile między umiarkowaną siłą burzy tropikalnej (60 mil na godzina (97 km/h)) i słaba siła huraganu lub tajfunu (100 mil na godzinę (160 km/h)) jest najmniej pewna. Jego ogólna precyzja nie zawsze była prawdziwa, ponieważ udoskonalenia w technice doprowadziły do ​​zmian intensywności w latach 1972-1977, sięgających nawet 32 ​​km/h. Metoda jest wewnętrznie spójna, ponieważ ogranicza gwałtowne wzrosty lub spadki intensywności cyklonu tropikalnego. Siła niektórych cyklonów tropikalnych jest większa niż dozwolona przez regułę liczba 2,5 T dziennie, co może działać na niekorzyść techniki i prowadzi do okazjonalnego porzucania ograniczeń od lat 80. XX wieku. Systemy z małymi oczami w pobliżu kończyn lub krawędzi obrazu satelitarnego mogą być zbyt słabo zniekształcone przy użyciu tej techniki, którą można rozwiązać za pomocą obrazów satelitarnych na orbicie biegunowej . Intensywności cyklonów subtropikalnych nie można określić za pomocą Dvoraka, co doprowadziło do opracowania techniki Heberta-Poteata w 1975 roku. Cyklony przechodzące przemiany pozazwrotnikowe , tracące aktywność burzy, są niedoszacowane przy użyciu techniki Dvoraka. Doprowadziło to do opracowania techniki przejścia pozazwrotnikowego Millera i Landera , które można stosować w tych warunkach.

Zobacz też

Inne narzędzia używane do określania intensywności cyklonu tropikalnego:

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Agencje wydające szacunki intensywności Dvoraka
Inne