德沃夏克分析法

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德沃夏克分析法是由维农·德沃夏克（Vernon Dvorak）根据多年经验及统计概括后所创下的一项利用地球同步卫星的可见光及红外线卫星云图来评估热带气旋强度的方法。

德沃夏克分析法是现时国际通行的分析法。这套分析法在1984年发表，1987年正式由世界气象组织通过使用。

## 方法的演变

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### 早期探索

卫星图像作为台风定位定强最常用的资料，在台风业务预报实践中的应用一直是广大业务科研工作人员所关注 的重要课题之一。这方面早期的研究工作包括20世纪60年代Sadler、Fett、Fritz等和Hubert等利用卫星云图估计台风强度的初步尝试，但由于当时卫星探测技术的局限，并没有取得实质性的突破。

1969年，弗农·德沃夏克利用西北太平洋热带气旋的卫星图片及相关实测数据对这项技术进行了初步开发，最初设想的系统涉及云特征与发展和衰减模型的模式匹配。20世纪70年代，美国国家海洋和大气管理局的Dvorak在多年预报经验及气象侦察飞机观测资料的基础上，建立了一种基于当时可见光（VIS）和红外（IR）云图的台风云型特征与台风强度的统计关系，并逐渐发展出一套基于卫星图像台风云型特征的热带气旋强度估计技术。

### 成熟

随着该技术在20世纪70年代和80年代的成熟，对云层特征的测量在定义热带气旋强度和热带气旋低压区的中心压力方面成为主导。红外线卫星图像的使用导致了对热带气旋强度的更客观的评估，使用眼壁内的云顶温度并与眼内的温暖温度进行对比。对短期强度变化的制约，与1970年代和1980年代时相比，使用的频率较低。分配给热带气旋的中心压力需要修改，因为最初的估计在大西洋低了5-10毫巴（0.15-0.29 英寸汞柱），在西北太平洋高了20毫巴（0.59 英寸汞柱）。这导致了为西北太平洋开发一个单独的风压关系，由Atkinson和Holliday在1975年设计，然后在1977年修改。经过多年业务实践，该技术已成为最成熟的利用卫星云图确定台风强度的方法，并成为了缺少飞机探测条件下确定台风强度的世界通用标准。此后该方法于1987年为世界气象组织推荐使用。

### 误差与改进

由于人工分析人员使用此技术会导致主观偏见，因此各界已致力于运用计算机程序进行更客观的估算，而更高分辨率的卫星影像与更强大的电脑也为此提供了帮助。由于热带气旋的卫星图像模式会随时间波动，自动化技术采用六小时的平均周期，以得出更可靠的强度估算值。客观式德沃拉克（Dvorak）技术的开发始于1998年，该技术在具有眼区（飓风或台风强度）的热带气旋上表现最佳。但该技术仍需人工定位中心，因此流程中仍存在一定程度的主观性。到了2004年，开发出一种先进的客观式德沃拉克技术，该技术利用飓风强度以下系统的环带特征，以客观方式确定热带气旋的中心。2004年发现了一种与对流层顶斜率及随纬度变化之云顶温度相关的中心气压偏差，这有助于改善客观技术中的中心气压估算。

## 方法的详情

在发展中的气旋中，此技术利用了强度相近的气旋往往具有某些特征，且随着强度增强，其外观会以可预测的方式发生变化这一事实。透过追踪热带气旋在24小时内的结构与组织，以判定风暴是已减弱、维持原强度，还是增强。将各种中心云系与带状结构的特征，与显示典型风暴模式及其相关强度的模板进行比对。若针对具有可见眼区模式的气旋有红外线卫星影像可用，则此技术会利用温暖眼区与周围寒冷云顶之间的温度差异来判定强度（较冷的云顶通常表示风暴强度较高）。在每种情况下，都会为风暴赋予一个“T数值”（即“热带数值”的缩写）和一个当前强度（CI）值。这些数值的范围介于1（最低强度）至8（最高强度）之间。T数值与CI值通常相同，惟风暴减弱时除外，此时CI值会较高。对于强度减弱的气旋系统，其CI值会被视为该热带气旋在12小时内的强度；不过，美国国家飓风中心的 研究指出，以6小时为基准较为合理。右侧表格显示了对应特定T数值的近地面风速与海平面气压的近似值。热带气旋在24小时内强度变化的幅度，每日上限为2.5个T数值。

大部分地区都正把德沃夏克分析法作为确定热带气旋最大持续风速的唯一方法或主要方法，这种方法是以气象卫星的观测数值来进行判断，通过对螺旋带的规模和风眼与风眼墙之间的温度差来确定热带气旋的最大持续风速和气压。低气压区中心的中心中心气压值为估计值。飓风的强度则是根据登陆时间和最大强度一起得出。对精细卫星图像上单独云层的追踪还可以用来进一步估计热带气旋的表面风速。

如果可以的话，科研人员也会使用船舶和陆地的观测数据。大西洋以及太平洋的中部和东部仍然会动用侦察机飞入热带气旋来确定飞行高度层的风力，而太平洋西北部则由香港天文台委托飞行服务队下投探空仪确定风力，这个数据加以调整后可以对最大持续风速做出相当可靠的估算。经过之前十年使用全球定位系统投落送后得出的大量数值已经证实，将飞行高度层取样的风速减少10%以后，就可以用来对接近地表的最大持续风速作出估算。多普勒气象雷达也可以用来以相同的方法确定接近陆地热带气旋的表面风速。

T级｜一分钟平均风速｜种类（SSHWS）｜中心最低气压

（节）｜（英里）｜（公里）｜大西洋｜西北太平洋

1.0-1.5｜25｜29｜45｜类热带低气压｜----｜----

2.0｜30｜35｜55｜热带低气压｜1009｜1000

2.5｜35｜40｜65｜热带风暴｜1005｜998

3.0｜45｜52｜83｜热带风暴｜1000｜991

3.5｜55｜63｜102｜热带风暴｜994｜984

4.0｜65｜75｜120｜1级飓风｜987｜976

4.5｜77｜89｜143｜1级-2级飓风｜979｜966

5.0｜90｜104｜167｜2级飓风｜970｜954

5.5｜102｜117｜189｜3级飓风｜960｜941

6.0｜115｜132｜213｜4级飓风｜948｜927

6.5｜127｜146｜235｜4级飓风｜935｜915

7.0｜140｜161｜260｜5级飓风｜921｜898

7.5｜155｜178｜287｜5级飓风｜906｜879

8.0｜170｜196｜315｜5级飓风｜890｜858

8.5†｜185｜213｜343｜5级飓风｜873｜841

注意:西北太平洋海盆列表所展示的气压为全大洋中最低值，而大西洋海盆只是相对低。†只在气象卫星合作研究所和美国国家海洋和大气管理局先进的德沃夏克系统中存在，平常的主观分析中并不适用。

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热带风暴威尔玛，T3.0｜热带风暴丹尼斯，T4.0｜飓风珍妮，T5.0｜飓风艾米莉，T6.0

### 图形类型

在德沃拉克（Dvorak）热带气旋卫星强度估算法中，气旋可能呈现数种视觉图形，这些图形用以界定其强度的上下限。主要采用的模式包括弯曲带状模式（T1.0–T4.5）、剪切模式（T1.5–T3.5）、中心密云（CDO）模式（T2.5–T5.0）、带状眼区模式（T4.0–T4.5）、眼区模式（T4.5 – T8.0）以及中心冷云盖（CCC）型态。中心浓密云盖型态与嵌入式眼型态皆以中心浓密云盖（CDO）的大小为依据。中心浓密云盖型态的强度等级自 T2.5 起，相当于热带风暴的最低强度（40mph）。中心浓密云盖的形状亦会纳入考量。中心越深地嵌入中央密云层，其强度便被视为越高。最大持续风速介于每65mph至100mph之间的热带气旋，其环流中心在可见光与红外线卫星影像中可能被中心密集云团区（CDO）的云量遮蔽，这使得其强度的诊断变得极具挑战性。

中心冷云盖（CCC）型态的特征在于，一大片厚实的卷云在短时间内从热带气旋中心附近的对流区向外扩散，且发展迅速，这通常表示气旋发展有限。当此型态形成时，热带气旋周围的雨带与云线会趋于减弱，而厚实的云层屏障则遮蔽了环流中心。虽然它与CDO型态相似，但极为罕见。

“眼区”模式利用周边雷暴云团中云顶的低温，并与眼区内的温度形成对比。温差越大，热带气旋的强度就越高。此外，也可透过追踪CDO模式内的特征，并利用快速扫描的静止轨道卫星影像（其拍摄间隔仅数分钟，而非每半小时一次）来估算热带气旋内的风速。

一旦识别出该模式，便会进一步分析风暴特征（例如带状结构的长度与弯曲度），以得出特定的T数值。

## 优点与劣势

使用该技术的最重要的好处是，它提供了一个更完整的热带气旋强度的历史，在那些既不可能也没有常规的飞机侦察的地区，且可以有效的避免飞行员丧失生命。

目前，最大持续风的强度估计在飞机能够测量的一半时间内，在5英里/小时（8.0公里/小时）之内，尽管对强度在中等热带风暴力（60英里/小时（97公里/小时）和弱飓风或台风力（100英里/小时或160公里/小时）之间的系统的强度估算是最不确定的。它的整体精度并不总是真实的，因为技术的改进导致1972年和1977年之间的强度变化高达每小时20英里（32公里）。该方法在内部是一致的，因为它制约了热带气旋强度的快速增加或减少。一些热带气旋的强度波动超过了规则所允许的每天2.5T数的限制，这可能对该技术不利，并导致自1980年代以来偶尔放弃约束。在卫星图像的边缘，或边缘附近有小眼的系统，使用该技术可能偏得太弱，这可以通过使用极地轨道卫星图像来解决。亚热带气旋的强度不能用Dvorak来确定，这导致了1975年Hebert-Poteat技术的发展。正在进行外热带过渡的气旋，失去了它们的雷暴活动，使用Dvorak技术可以看到它们的强度被低估了。这导致了Miller和Lander热带外过渡技术的发展，在这些情况下可以使用。