ドヴォラック法
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熱帯低気圧の発達中に見られる一般的な発達パターンと、ドヴォラック法で割り当てられた強度

ドヴォラック法（1969 年から 1984 年にかけてヴァーノン・ドヴォラックによって開発）は、可視光線および赤外線衛星画像のみに基づいて熱帯低気圧の強度（熱帯低気圧、熱帯暴風雨、ハリケーン/台風/強力な熱帯低気圧の強度を含む）を推定するための広く使用されているシステムです。熱帯低気圧のドヴォラック衛星強度推定には、低気圧がとる視覚パターンがいくつかあり、それによって強度の上限と下限が定義されます。使用される主なパターンは、曲線バンドパターン（T1.0 ～ T4.5）、シアー パターン（T1.5 ～ T3.5）、中心濃雲（CDO）パターン（T2.5 ～ T5.0）、中心寒冷覆（CCC）パターン、バンディング アイ パターン（T4.0 ～ T4.5）、アイパターン（T4.5 ～ T8.0）です。

中央の濃い雲と埋め込まれた目のパターンはどちらもCDOの大きさを利用します。CDOパターンの強度はT2.5から始まり、これは最小の熱帯低気圧強度（時速40マイル、時速65キロメートル）に相当します。中央の濃い雲の形状も考慮されます。目のパターンは、周囲の雷雨塊内の雲頂の冷たさを利用し、それを目自体の温度と対比させます。温度差が大きいほど、熱帯低気圧は強くなります。パターンが特定されると、嵐の特徴（帯状の特徴の長さや曲率など）がさらに分析され、特定のT番号が算出されます。CCCパターンは、急速に発達する特徴に関連する冷たい雲頂にもかかわらず、ほとんど発達していないことを示しています。

熱帯低気圧とその前兆現象のドヴォラック強度番号を発行している機関は複数あり、その中には国立ハリケーンセンターの熱帯解析予報部門(TAFB)、NOAA / NESDIS衛星解析部門(SAB)、 ハワイの真珠湾にある海軍気象海洋司令部の合同台風警報センターなどがある。

方法の進化

ドヴォラック法は熱帯低気圧にのみ適用されるため、亜熱帯低気圧アンドレアのような嵐のサイクロンの強度を正しく診断することはできない。

この技術は、1969年にヴァーノン・ドヴォラック氏によって北西太平洋内の熱帯低気圧の衛星写真を使って初めて開発されました。当初考え出されたシステムは、雲の特徴と発達・衰退モデルとのパターンマッチングでした。1970年代から1980年代にかけてこの技術が成熟するにつれ、雲の特徴の測定が熱帯低気圧の強度と熱帯低気圧の低気圧域の中心気圧を定義する上で支配的になりました。赤外線衛星画像の使用により、眼のある熱帯低気圧の強度をより客観的に評価できるようになりました。これは、眼壁内の雲頂温度を使用し、それを眼自体の暖かい温度と比較することによって行われます。短期的な強度変化に関する制約は、1970年代や1980年代に比べてあまり使用されていません。熱帯低気圧に割り当てられた中心気圧は、当初の推定値が大西洋では5～10 hPa（0.15～0.29 inHg）低すぎ、北西太平洋では最大20 hPa（0.59 inHg）高すぎたため、修正が必要となりました。この結果、北西太平洋における風と気圧の関係が別途策定され、1975年にアトキンソンとホリデイによって考案され、1977年に修正されました。[ 1 ]

この手法を用いる人間の分析者による分析では主観的なバイアスが生じるため、高解像度の衛星画像と高性能なコンピュータを活用したコンピュータプログラムを用いて、より客観的な推定を行う取り組みが進められてきました。熱帯低気圧の衛星画像パターンは時間とともに変動することがあるため、自動化された手法では6時間平均を用いて、より信頼性の高い強度推定を導きます。客観的Dvorak法の開発は1998年に開始され、この手法はハリケーンまたは台風の強度を持つ熱帯低気圧の目を持つ場合に最も優れた性能を示しました。しかし、中心の配置は手動で行う必要があり、プロセスにはある程度の主観性が残っていました。2004年までに、ハリケーン強度以下の低気圧のバンド特性を利用し、熱帯低気圧の中心を客観的に特定する、高度な客観的Dvorak法が開発されました。2004年には、対流圏界面の傾斜と緯度によって変化する雲頂温度に関連する中心気圧バイアスが明らかになり、客観的手法による中心気圧推定の改善に役立ちました。[ 1 ]

方法の詳細

ドヴォラックT数と対応する強度[ 2 ]
Tナンバー 1分間の風カテゴリー（SSHWS）最小圧力（ミリバール）
（ノット）(mph)(km/h)大西洋 北西太平洋
1.0～1.5252945 TD以下 --------
2.0303555 TD 10091000
2.5354065 TS 1005998
3.0455283 TS 1000991
3.55563102 TS –カテゴリー1994984
4.06575120 カテゴリー1987976
4.57789143 カテゴリー1 –カテゴリー2979966
5.090104167 カテゴリー2 –カテゴリー3970954
5.5102117189 カテゴリー3960941
6.0115132213 カテゴリー4948927
6.5127146235 カテゴリー4935915
7.0140161260 カテゴリー5921898
7.5155178287 カテゴリー5906879
8.0170196315 カテゴリー5890858
8.5†185213343 カテゴリー5873841
注：北西太平洋盆地の気圧は、盆地全体の気圧が大西洋盆地の気圧よりも比較的低いため、低くなっています。[ 3 ] †8.1～8.5の値は、 CIMSSおよびNOAAの自動化された高度なDvorakシステムによってのみ割り当てられ、主観的な分析には使用されません。[ 4 ]
台風ハイヤン（T8.0）のドヴォラック強調画像

発達中のサイクロンにおいて、この手法は、同程度の強度のサイクロンには特定の特徴があり、強まるにつれてその様相が予測可能な形で変化する傾向があるという事実を利用します。熱帯低気圧の構造と構成を24時間追跡し、嵐が弱まったか、強度を維持したか、あるいは強まったかを判定します。中心の雲と帯状の様々な特徴は、典型的な嵐のパターンとその強度を示すテンプレートと比較されます。[ 5 ] 赤外線衛星画像で目模様が見えるサイクロンの場合、この手法は暖かい目と周囲の冷たい雲頂の温度差を利用して強度を判定します（雲頂の温度が低いほど、一般的に嵐の強度が強いことを示します）。いずれの場合も、嵐には「T値」（熱帯数の略語）と現在の強度（CI）値が割り当てられます。これらの測定値は、1（最小強度）から8（最大強度）の範囲です。[ 3 ] T値とCI値は、弱まる嵐を除いて同じで、弱まる嵐の場合はCIの方が高くなります。[ 6 ] [ 7 ] 弱まるシステムの場合、CIは12時間の熱帯低気圧の強度として保持されますが、国立ハリケーンセンターの研究では6時間の方が合理的であると示されています。[ 8 ]右の表は、特定のT値に対応する おおよその地表風速と海面気圧を示しています。 [ 9 ] 熱帯低気圧の24時間あたりの強度の変化量は、1日あたり2.5T値に制限されています。[ 1 ]

パターンの種類

熱帯低気圧のドヴォラック衛星強度推定では、低気圧が示す視覚パターンがいくつかあり、それによって強度の上限と下限が決まる。使用される主なパターンは、湾曲したバンドパターン（T1.0～T4.5）、シアーパターン（T1.5～T3.5）、中央濃霧（CDO）パターン（T2.5～T5.0）、バンディングアイパターン（T4.0～T4.5）、アイパターン（T4.5～T8.0）、および中央冷気カバー（CCC）パターンである。[ 10 ] 中央濃霧と埋め込みアイパターンはどちらも CDO のサイズを利用する。CDO パターンの強度は、最小熱帯低気圧強度（時速 40 マイル（64 km/h））に相当する T2.5 から始まる。中央濃霧の形状も考慮される。中心が CDO に深く入り込むほど、強いと判断される。[ 11 ] 最大風速が時速65マイル（105km/h）から時速100マイル（160km/h）の熱帯低気圧は、可視光線や赤外線の衛星画像では、中心の厚い雲によって循環の中心が不明瞭になることがあり、その強さの診断が困難になる。[ 12 ]

CCCパターンは、熱帯低気圧中心付近の対流域から短時間のうちに急速に発達する厚い巻雲の塊を呈し、発達がほとんど見られないことを示しています。発達すると、熱帯低気圧周辺のレインバンドと雲列が弱まり、厚い雲のシールドが循環中心を覆い隠します。CDOパターンに似ていますが、めったに見られません。[ 10 ]

眼パターンは、周囲の雷雨群内の雲頂の冷たさを利用し、眼自体の温度と対比させます。温度差が大きいほど、熱帯低気圧は強くなります。[ 11 ]熱帯低気圧内の風速は、高速走査静止衛星画像 を用いてCDO内の特徴を追跡することでも推定できます。これらの画像は30分ごとではなく、数分ごとに撮影されます。[ 13 ]

パターンが特定されると、嵐の特徴（帯状の特徴の長さや曲率など）がさらに分析され、特定のT番号が算出されます。[ 14 ]

使用法

熱帯低気圧とその前兆現象については、いくつかの機関がドヴォラック強度番号を発行しています。これには、国立ハリケーンセンターの熱帯解析予報部門（TAFB）、国立海洋大気庁の衛星解析部門（SAB）、そしてハワイ州パールハーバーにある海軍太平洋気象海洋学センターの合同台風警報センター（JTWC）が含まれます。[ 9 ]

国立ハリケーンセンター（National Hurricane Center）は、熱帯低気圧に関する資料において、しばしばドヴォラックT番号を引用します。以下の例は、2005年大西洋ハリケーンシーズンにおける熱帯低気圧24号（後にハリケーン・ウィルマとなる）に関する議論3からの抜粋です。[ 15 ]

TAFBとSABは共に、Dvorak衛星による強度推定値T2.5/45 KTを示しました。しかしながら、今回のような大規模に発達する低気圧の地表風速は、衛星からの観測値より約12時間遅れることがよくあります。そのため、初期強度は40 KTまでしか増加していません。 熱帯低気圧（アウリング）上陸。時速40キロメートル

この場合、Dvorak T 値 (この場合は T2.5) は単にガイドとして使用されましたが、NHC がシステムの強度を設定する方法は他の要因によって決定されたことに注意してください。

ウィスコンシン大学マディソン校の気象衛星研究協同研究所( CIMSS)は、客観ドボラック法 (ODT) を開発した。これはドボラック法の改良版であり、CI 番号を算出するために人間の主観的な解釈ではなくコンピュータ アルゴリズムを使用する。これは通常、熱帯低気圧や弱い熱帯暴風雨には実装されない。[ 9 ] 中国気象庁(CMA) は、近い将来、標準の 1984 年版のドボラック法の使用を開始すると予想される。インド気象局(IMD) は、対流が最大となる早朝の時間帯に赤外線画像から得られる推定値に大きな偏りがあると認識されているため、赤外線画像よりも可視衛星画像を使用することを好んでいる。日本の気象庁(JMA) は、可視画像版よりも赤外線版のドボラック法を使用している。 香港天文台と気象庁は、熱帯低気圧の上陸後もドボラック法を利用し続けている。[ 8 ]

市民科学サイト「サイクロンセンター」は、1970年以降の熱帯気象を分類するために、ドヴォラック法の改良版を用いていました。このプロジェクトは終了し、アーカイブされています。[ 16 ]

メリットとデメリット

この技術の使用による最大の利点は、航空機による偵察が不可能であったり日常的に利用できなかったりする地域で、熱帯低気圧の強度の履歴をより完全に把握できるようになったことである。最大持続風速の強度推定は現在、航空機が半分の時間で測定できる強度の時速5マイル(8.0 km/h)以内であるが、中程度の熱帯暴風雨の強さ(時速60マイル(97 km/h))から弱いハリケーンまたは台風の強さ(時速100マイル(160 km/h))までのシステムの強度の割り当ては最も不確実である。全体的な精度は常に正確だったわけではなく、この技術の改良により、1972年から1977年の間に強度が最大時速20マイル(32 km/h)変化した。この方法は、熱帯低気圧の強度の急激な増加または減少を抑制するという点で内部的に一貫している。一部の熱帯低気圧は、この規則で許可されている1日あたり2.5 Tの制限を超えて強度が変動するため、この手法に不利に働くことがあり、1980年代以降、制約が時折放棄されるに至っています。衛星画像の縁に近い小さな目を持つシステムは、この手法を使用するとバイアスが弱すぎる可能性がありますが、これは極軌道衛星画像を使用することで解決できます。 亜熱帯低気圧の強度はDvorak法では決定できず、これが1975年にHebert-Poteat法の開発につながりました。温帯移行中の低気圧は、雷雨活動を失っており、Dvorak法を使用すると強度が過小評価されます。これが、このような状況で使用できるMillerとLanderの温帯移行法の開発につながりました。[ 1 ]

参照

熱帯低気圧の強度を決定するために使用されるその他のツール：

参考文献

  1. ^ a b c dクリストファー・フェルデン、ブルース・ハーパー、フランク・ウェルズ、ジョン・L・ベベン2世、レイ・ゼア、ティモシー・オランダー、マックス・メイフィールド、チャールズ・“チップ”・ガード、マーク・ランダー、ロジャー・エドソン、リクシオン・アビラ、アンドリュー・バートン、マイク・ターク、菊地章弘、アダム・クリスチャン、フィリップ・キャロフ、ポール・マクローン（2006年9月）。 「ドヴォラック熱帯低気圧強度推定技術：30年以上にわたり実証されてきた衛星ベースの手法」（PDF）。アメリカ気象学会誌。87 ( 9): 1195–1214 。書誌コード： 2006BAMS ...87.1195V。doi：10.1175 /bams-87-9-1195 S2CID 15193271 . 2012年9月26日閲覧。 
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  3. ^ a b Landsea, Chris (2006). 「主題: H1) Dvorak法とは何か、そしてどのように使われるのか？」ハリケーン研究部門. 2012年9月9日閲覧。
  4. ^ Timothy L. Olander、Christopher S. Velden（2015年2月）。ADT – 高度なDvorak法ユーザーズガイド（McIDASバージョン8.2.1）（PDF）。気象衛星研究協同研究所（報告書）。ウィスコンシン大学マディソン校。p . 49。2015年10月29日閲覧。
  5. ^海軍研究所. 「熱帯低気圧予報官リファレンスガイド」 .アメリカ海軍. 2006年8月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年5月29日閲覧。
  6. ^ Leffler, JW 「JTWCとJMAのT-Number Curve Comparison」 。2006年7月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  7. ^アメリカ海洋大気庁衛星情報サービス (2011年8月26日). 「Dvorak法の解説」アメリカ海洋大気庁. 2006年5月29日閲覧。
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  9. ^ a b c Velden, Christopher、Timothy L. Olander、Raymond M. Zehr (1998年3月). 「デジタル静止衛星赤外線画像から熱帯低気圧の強度を推定する客観的手法の開発」 . Weather and Forecasting . 13 (1). University of Wisconsin: 172– 186. Bibcode : 1998WtFor..13..172V . doi : 10.1175/1520-0434(1998)013<0172:DOAOST>2.0.CO;2 . S2CID 913230. 2012年9月9日閲覧. 
  10. ^ a b Lander, Mark A. (1999年1月). 「今月の写真：巨大な中央寒冷層を伴った熱帯低気圧」 . Monthly Weather Review . 127 (1). American Meteorological Society : 132– 134. Bibcode : 1999MWRv..127..132L . doi : 10.1175/1520-0493(1999)127<0132:atcwae>2.0.co;2 .
  11. ^ a b Dvorak, Vernon F. (1973年2月). 「衛星画像による熱帯低気圧の強度の分析と予測のための手法」アメリカ海洋大気庁: 5–8 .{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  12. ^ Wimmers, Anthony; Chistopher Velden (2012). 「マルチスペクトル衛星画像を用いた客観的な熱帯低気圧中心の特定における進歩」アメリカ気象学会. 2012年8月12日閲覧。
  13. ^ロジャース、エドワード、R. セシル・ジェントリー、ウィリアム・シェンク、ヴィンセント・オリバー（1979年5月）。「熱帯低気圧の風速を推定するために短間隔衛星画像を使用する利点」。マンスリー・ウェザー・レビュー。107 （5 ）。アメリカ気象学会誌：575–584。Bibcode ： 1979MWRv..107..575R。doi ： 10.1175 /1520-0493(1979)107<0575:tbousi > 2.0.co; 2。hdl ：2060/19790002501。
  14. ^ De Maria, Mark (1999-04-19). 「衛星の応用は熱帯気象予報に」 2006年8月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年5月29日閲覧。
  15. ^ Stewart, Stacy (2005年10月16日). 「NHC熱帯低気圧24に関する議論第3号」国立ハリケーンセンター. 2006年5月29日閲覧。
  16. ^ 「サイクロンセンター」www.cyclonecenter.org . 2015年8月5日閲覧。
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ドヴォラック強度推定値を発表する機関
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