德沃夏克分析法

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德沃夏克分析法是由維農·德沃夏克（Vernon Dvorak）根據多年經驗及統計概括後所創下的一項利用地球同步衛星的可見光及紅外線衛星雲圖來評估熱帶氣旋強度的方法。

德沃夏克分析法是現時國際通行的分析法。這套分析法在1984年發表，1987年正式由世界氣象組織通過使用。

## 方法的演變

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### 早期探索

衛星圖像作為颱風定位定強最常用的資料，在颱風業務預報實踐中的應用一直是廣大業務科研工作人員所關注 的重要課題之一。這方面早期的研究工作包括20世紀60年代Sadler、Fett、Fritz等和Hubert等利用衛星雲圖估計颱風強度的初步嘗試，但由於當時衛星探測技術的局限，並沒有取得實質性的突破。

1969年，弗農·德沃夏克利用西北太平洋熱帶氣旋的衛星圖片及相關實測數據對這項技術進行了初步開發，最初設想的系統涉及雲特徵與發展和衰減模型的模式匹配。20世紀70年代，美國國家海洋和大氣管理局的Dvorak在多年預報經驗及氣象偵察飛機觀測資料的基礎上，建立了一種基於當時可見光（VIS）和紅外（IR）雲圖的颱風雲型特徵與颱風強度的統計關係，並逐漸發展出一套基於衛星圖像颱風雲型特徵的熱帶氣旋強度估計技術。

### 成熟

隨著該技術在20世紀70年代和80年代的成熟，對雲層特徵的測量在定義熱帶氣旋強度和熱帶氣旋低壓區的中心壓力方面成為主導。紅外線衛星圖像的使用導致了對熱帶氣旋強度的更客觀的評估，使用眼壁內的雲頂溫度並與眼內的溫暖溫度進行對比。對短期強度變化的制約，與1970年代和1980年代時相比，使用的頻率較低。分配給熱帶氣旋的中心壓力需要修改，因為最初的估計在大西洋低了5-10毫巴（0.15-0.29 英吋汞柱），在西北太平洋高了20毫巴（0.59 英吋汞柱）。這導致了為西北太平洋開發一個單獨的風壓關係，由Atkinson和Holliday在1975年設計，然後在1977年修改。經過多年業務實踐，該技術已成為最成熟的利用衛星雲圖確定颱風強度的方法，並成為了缺少飛機探測條件下確定颱風強度的世界通用標準。此後該方法於1987年為世界氣象組織推薦使用。

### 誤差與改進

由於人工分析人員使用此技術會導致主觀偏見，因此各界已致力於運用電腦程式進行更客觀的估算，而更高解析度的衛星影像與更強大的電腦也為此提供了幫助。由於熱帶氣旋的衛星圖像模式會隨時間波動，自動化技術採用六小時的平均週期，以得出更可靠的強度估算值。客觀式德沃拉克（Dvorak）技術的開發始於1998年，該技術在具有眼區（颶風或颱風強度）的熱帶氣旋上表現最佳。但該技術仍需人工定位中心，因此流程中仍存在一定程度的主觀性。到了2004年，開發出一種先進的客觀式德沃拉克技術，該技術利用颶風強度以下系統的環帶特徵，以客觀方式確定熱帶氣旋的中心。2004年發現了一種與對流層頂斜率及隨緯度變化之雲頂溫度相關的中心氣壓偏差，這有助於改善客觀技術中的中心氣壓估算。

## 方法的詳情

在發展中的氣旋中，此技術利用了強度相近的氣旋往往具有某些特徵，且隨著強度增強，其外觀會以可預測的方式發生變化這一事實。透過追蹤熱帶氣旋在24小時內的結構與組織，以判定風暴是已減弱、維持原強度，還是增強。將各種中心雲系與帶狀結構的特徵，與顯示典型風暴模式及其相關強度的模板進行比對。若針對具有可見眼區模式的氣旋有紅外線衛星影像可用，則此技術會利用溫暖眼區與周圍寒冷雲頂之間的溫度差異來判定強度（較冷的雲頂通常表示風暴強度較高）。在每種情況下，都會為風暴賦予一個「T數值」（即「熱帶數值」的縮寫）和一個當前強度（CI）值。這些數值的範圍介於1（最低強度）至8（最高強度）之間。T數值與CI值通常相同，惟風暴減弱時除外，此時CI值會較高。對於強度減弱的氣旋系統，其CI值會被視為該熱帶氣旋在12小時內的強度；不過，美國國家颶風中心的 研究指出，以6小時為基準較為合理。右側表格顯示了對應特定T數值的近地面風速與海平面氣壓的近似值。熱帶氣旋在24小時內強度變化的幅度，每日上限為2.5個T數值。

大部分地區都正把德沃夏克分析法作為確定熱帶氣旋最大持續風速的唯一方法或主要方法，這種方法是以氣象衛星的觀測數值來進行判斷，通過對螺旋帶的規模和風眼與風眼牆之間的溫度差來確定熱帶氣旋的最大持續風速和氣壓。低氣壓區中心的中心中心氣壓值為估計值。颶風的強度則是根據登陸時間和最大強度一起得出。對精細衛星圖像上單獨雲層的追蹤還可以用來進一步估計熱帶氣旋的表面風速。

如果可以的話，科研人員也會使用船舶和陸地的觀測數據。大西洋以及太平洋的中部和東部仍然會動用偵察機飛入熱帶氣旋來確定飛行高度層的風力，而太平洋西北部則由香港天文台委託飛行服務隊下投探空儀確定風力，這個數據加以調整後可以對最大持續風速做出相當可靠的估算。經過之前十年使用全球定位系統投落送後得出的大量數值已經證實，將飛行高度層取樣的風速減少10%以後，就可以用來對接近地表的最大持續風速作出估算。都卜勒氣象雷達也可以用來以相同的方法確定接近陸地熱帶氣旋的表面風速。

T級｜一分鐘平均風速｜種類（SSHWS）｜中心最低氣壓

（節）｜（英里）｜（公里）｜大西洋｜西北太平洋

1.0-1.5｜25｜29｜45｜類熱帶低氣壓｜----｜----

2.0｜30｜35｜55｜熱帶低氣壓｜1009｜1000

2.5｜35｜40｜65｜熱帶風暴｜1005｜998

3.0｜45｜52｜83｜熱帶風暴｜1000｜991

3.5｜55｜63｜102｜熱帶風暴｜994｜984

4.0｜65｜75｜120｜1級颶風｜987｜976

4.5｜77｜89｜143｜1級-2級颶風｜979｜966

5.0｜90｜104｜167｜2級颶風｜970｜954

5.5｜102｜117｜189｜3級颶風｜960｜941

6.0｜115｜132｜213｜4級颶風｜948｜927

6.5｜127｜146｜235｜4級颶風｜935｜915

7.0｜140｜161｜260｜5級颶風｜921｜898

7.5｜155｜178｜287｜5級颶風｜906｜879

8.0｜170｜196｜315｜5級颶風｜890｜858

8.5†｜185｜213｜343｜5級颶風｜873｜841

注意:西北太平洋海盆列表所展示的氣壓為全大洋中最低值，而大西洋海盆只是相對低。†只在氣象衛星合作研究所和美國國家海洋和大氣管理局先進的德沃夏克系統中存在，平常的主觀分析中並不適用。

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熱帶風暴威爾瑪，T3.0｜熱帶風暴丹尼斯，T4.0｜颶風珍妮，T5.0｜颶風艾米莉，T6.0

### 圖形類型

在德沃拉克（Dvorak）熱帶氣旋衛星強度估演算法中，氣旋可能呈現數種視覺圖形，這些圖形用以界定其強度的上下限。主要採用的模式包括彎曲帶狀模式（T1.0–T4.5）、剪切模式（T1.5–T3.5）、中心密雲（CDO）模式（T2.5–T5.0）、帶狀眼區模式（T4.0–T4.5）、眼區模式（T4.5 – T8.0）以及中心冷雲蓋（CCC）型態。中心濃密雲蓋型態與嵌入式眼型態皆以中心濃密雲蓋（CDO）的大小為依據。中心濃密雲蓋型態的強度等級自 T2.5 起，相當於熱帶風暴的最低強度（40mph）。中心濃密雲蓋的形狀亦會納入考量。中心越深地嵌入中央密雲層，其強度便被視為越高。最大持續風速介於每65mph至100mph之間的熱帶氣旋，其環流中心在可見光與紅外線衛星影像中可能被中心密集雲團區（CDO）的雲量遮蔽，這使得其強度的診斷變得極具挑戰性。

中心冷雲蓋（CCC）型態的特徵在於，一大片厚實的卷雲在短時間內從熱帶氣旋中心附近的對流區向外擴散，且發展迅速，這通常表示氣旋發展有限。當此型態形成時，熱帶氣旋周圍的雨帶與雲線會趨於減弱，而厚實的雲層屏障則遮蔽了環流中心。雖然它與CDO型態相似，但極為罕見。

「眼區」模式利用周邊雷暴雲團中雲頂的低溫，並與眼區內的溫度形成對比。溫差越大，熱帶氣旋的強度就越高。此外，也可透過追蹤CDO模式內的特徵，並利用快速掃描的靜止軌道衛星影像（其拍攝間隔僅數分鐘，而非每半小時一次）來估算熱帶氣旋內的風速。

一旦識別出該模式，便會進一步分析風暴特徵（例如帶狀結構的長度與彎曲度），以得出特定的T數值。

## 優點與劣勢

使用該技術的最重要的好處是，它提供了一個更完整的熱帶氣旋強度的歷史，在那些既不可能也沒有常規的飛機偵察的地區，且可以有效的避免飛行員喪失生命。

目前，最大持續風的強度估計在飛機能夠測量的一半時間內，在5英里/小時（8.0公里/小時）之內，儘管對強度在中等熱帶風暴力（60英里/小時（97公里/小時）和弱颶風或颱風力（100英里/小時或160公里/小時）之間的系統的強度估算是最不確定的。它的整體精度並不總是真實的，因為技術的改進導致1972年和1977年之間的強度變化高達每小時20英里（32公里）。該方法在內部是一致的，因為它制約了熱帶氣旋強度的快速增加或減少。一些熱帶氣旋的強度波動超過了規則所允許的每天2.5T數的限制，這可能對該技術不利，並導致自1980年代以來偶爾放棄約束。在衛星圖像的邊緣，或邊緣附近有小眼的系統，使用該技術可能偏得太弱，這可以通過使用極地軌道衛星圖像來解決。亞熱帶氣旋的強度不能用Dvorak來確定，這導致了1975年Hebert-Poteat技術的發展。正在進行外熱帶過渡的氣旋，失去了它們的雷暴活動，使用Dvorak技術可以看到它們的強度被低估了。這導致了Miller和Lander熱帶外過渡技術的發展，在這些情況下可以使用。