ドヴォルザーク技法

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、可視光線と赤外線の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/激しい熱帯低気圧の強度を含む）を推定する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、サイクロン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）、中心寒気（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 のサイズを使用します。CDO パターンの強度は、最小の熱帯暴風雨強度 (時速 40 マイル、65 km/h) に相当する T2.5 から始まります。中央の濃い雲の形状も考慮されます。目のパターンは、周囲の雷雨の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します。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については、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)、ハワイ州パールハーバー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、複数の機関がドヴォラック強度番号を発行している。

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用し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圧領域の中心気圧を定義する上で主流となりました。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、当初の推定では大西洋では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、修正が必要となった。このため、北西太平洋の風圧と気圧の関係が別個に作成され、1975年にアトキンソンとホリデイによって考案され、1977年に修正された。^[1]

この手法を使用する人間の分析者は主観的な偏りにつながるため、高解像度の衛星画像とより強力なコンピュータの助けを借りて、コンピュータ プログラムを使用してより客観的な推定を行う努力がなされてきました。熱帯低気圧の衛星パターンは時間の経過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 時間の平均期間を使用して、より信頼性の高い強度推定を導きます。客観的な Dvorak 手法の開発は 1998 年に開始され、この手法は、目 (ハリケーンまたは台風の強度) を持つ熱帯低気圧で最も優れたパフォーマンスを示しました。それでも中心の配置は手動で行う必要があり、プロセスにいくらか主観が残っていました。2004 年までに、ハリケーンの強度以下のシステムに対してバンド機能を使用し、熱帯低気圧の中心を客観的に決定する高度な客観的な Dvorak 手法が開発されました。2004 年には、緯度によって変化する対流圏界面の傾斜と雲頂温度に関連する中心気圧の偏りが明らかになり、客観的な手法での中心気圧の推定値の改善に役立ちました。^[1]

発達中のサイクロンでは、この手法は、強度が同程度のサイクロンには特定の特徴があり、強度が増すにつれて、予測可能な方法で外観が変化する傾向があるという事実を利用します。熱帯サイクロンの構造と構成は、嵐が弱まったか、強度を維持しているか、または強まったかを判断するために 24 時間にわたって追跡されます。さまざまな中心の雲と帯状の特徴が、典型的な嵐のパターンとそれに関連する強度を示すテンプレートと比較されます。^[5] 赤外線衛星画像が、目に見えるパターンを持つサイクロンに利用できる場合、この手法は、暖かい目と周囲の冷たい雲頂の温度の差を利用して強度を判断します (通常、雲頂の温度が低いほど、嵐が激しくなります)。いずれの場合も、嵐には「T 番号」(熱帯番号の略語) 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調査では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 おおよその表面風速と海面気圧を示しています。 ^[9] 熱帯低気圧が24時間あたりに強度を変化させることができる量は、1日あたり2.5 T値に制限されています。^[1]

熱帯低気圧のドヴォラック衛星による強度推定では、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)、中央濃霧 (CDO) パターン (T2.5-T5.0)、帯状の眼パターン (T4.0-T4.5)、眼パターン (T4.5 – T8.0)、および中央冷気カバー (CCC) パターンです。^[10] 中央濃霧と埋め込み眼パターンはどちらも CDO のサイズを利用します。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 から始まります。中央濃霧の形状も考慮されます。中心が CDO に深く入り込むほど、強いとみなされます。^[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央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、熱帯低気圧の中心付近の対流域から短期間で急速に発達する厚い巻雲の塊で、ほとんど発達していないことを示しています。発達すると、熱帯低気圧の周りの雨帯と雲の線が弱まり、厚い雲のシールドが循環の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、周囲の雷雨の雲の頂上の冷たさを利用し、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]熱帯低気圧内の風は、 30分ごとではなく数分間隔で撮影される 高速スキャン静止衛星画像を使用してCDO内の特徴を追跡することでも推定できます。 ^[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]

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いくつかある。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）、ハワイの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などである。^[9]

国立ハリケーンセンターは熱帯低気圧の予測にドヴォラックT数を引用することが多い。次の例は2005年大西洋ハリケーンシーズンの熱帯低気圧24（後にハリケーンウィルマとなる）に関する議論3からの抜粋である。^[15]

TAFB と SAB は両方とも、Dvorak 衛星の強度推定値 T2.5/35 KT で到着しました。ただし、このような大規模に発達する低気圧システムの表面風のフィールドは、衛星シグネチャより約 12 時間遅れることがよくあります。したがって、初期の強度は 30 KT までしか増加していません。

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、客観的ドヴォラック法 (ODT) を開発しました。これは、主観的な人間の解釈ではなくコンピューター アルゴリズムを使用して CI 番号を導き出すドヴォラック法の修正版です。これは通常、熱帯低気圧や弱い熱帯暴風雨には適用されません。^[9] 中国気象庁(CMA) は、近い将来、標準の 1984 年版のドヴォラック法の使用を開始する予定です。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高い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の使用を好みます。日本気象庁(JMA) は、可視画像版よりも赤外線版のドヴォラック法を使用しています。 香港天文台と JMA は、熱帯低気圧上陸後もドヴォラック法を使用しています。さまざまなセンターが最大電流強度を 6 ～ 12 時間保持しますが、急速に弱まっていることが明らかな場合はこのルールは破られます。^[8]

市民科学サイトCyclone Centerは、 1970年以降の熱帯気象を分類するために、改良版のDvorak法を使用しています。^[16]

• 選択された熱帯暴風雨とハリケーンの衛星画像と関連するT番号
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  熱帯暴風雨ウィルマ（T3.0）
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  熱帯暴風雨デニス（T4.0）
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  ハリケーン ジャンヌT5.0
• 
  ハリケーン エミリーT6.0

この技術の使用による最も重要な利点は、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す。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) 以内ですが、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す。全体的な精度は常に正確だったわけではなく、技術の改良により 1972 年から 1977 年の間に強度が最大で時速 20 マイル (32 km/h) 変化しました。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ます。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可能性があり、1980年代以降、制約が時折放棄されるに至っています。衛星画像の縁または端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を使用して決定できないため、1975年にHebert-Poteat手法が開発されました。温帯移行中の低気圧は、雷雨活動を失っており、Dvorak手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の温帯移行手法の開発につながりました。 ^[1]

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:

• クイックスキャット
• ＴＲＭＭ

ウィキメディア・コモンズには、ドヴォルザーク技法に関連するメディアがあります。

ドヴォラック強度推定値を発表する機関

• 合同台風警報センター 2010-03-01ウェイバックマシンにアーカイブ
• UW–CIMSS (高度なドヴォルザークテクニック)
• NOAA/NESDIS 衛星解析部門
• TAFBについて

他の

• 衛星画像による熱帯低気圧の強度分析と予測 Dvorak、1974 年。(PDF、1.3 MB)
• 偵察に基づく「ベストトラック」データから決定されたドヴォラック熱帯低気圧の風速バイアス（1997～2003年）フランクリンとブラウン
• 時代を超えたドヴォルザーク技法^{[永久リンク切れ‍ ]}ジャック・ベベン博士 (WRF ファイル。WebEx プレーヤーが必要です)