熱帶氣旋定位及強度估計討論
本BLOG之前的一篇文""討論了如何分析一般熱帶風暴級的熱帶氣旋.這篇文再討論多幾種常見的熱帶氣旋強度估計方法,以及各種方法的利弊.
第一步:定位估計
美軍衛星圖網站
以上美軍使用的衛星圖網站,能清楚地提供多種不同的衛星圖,包括可見光/紅外線/水汽,以至其它微波掃瞄的衛星圖.
此時,可以參考第三步微波衛星掃瞄,看看低層的風力強度,如果有跡象顯示其中心附近風速均勻地達到強風程度,基本上就可以判定它可能屬於熱帶低氣壓.有時對於較弱的熱帶氣旋,初時可能較難從衛星圖看到螺旋的環流,此時微波衛星可能會掃瞄到低層風向出現螺旋的情況,風向螺旋的中心則可訂為風暴的中心.
此外,正如第四步所說,有時熱帶氣旋高層有環流猛烈發展,低層的中心就無法在可見光/紅外線衛星圖上發現. 此時,某些衛星的微波掃瞄能
第二步:可見光/紅外線衛星圖形態分析(德沃夏克分析法)
本中心以往曾合著一篇文章討論有關使用德沃夏克分析法去估計熱帶氣旋強度
http://hkswcdb.greatnow.com/hkswcdb/research/dvorak/t_analysis1.htm
有機會稍後本中心會再另行撰文討論
一般來說,德沃夏克分析法對於迅速增強/減弱,又或者異常偏大/偏小的熱帶氣旋,其強度估計都容易有偏差.
第三步: 微波衛星估計海上風速
現時美國有多個裝有多頻微波掃瞄器的衛星,能夠將海上波浪推算海上的風速. 現時正在運作的衛星包括:
RapidSCAT
http://manati.star.nesdis.noaa.gov/datasets/RSCATData.php
ASCAT (METOP-A)
http://manati.star.nesdis.noaa.gov/datasets/ASCATData.php
ASCAT (METOP-B)
WindSAT
SSM/I
這些微波衛星一般除第一步用作估計中心外,亦可用作估計熱帶氣旋的中心風力及風場結構,從而在對熱帶氣旋的警報中列明估計的強風,烈風,暴風和颶風圈. 然而,這些掃瞄雖然已用上超過15年,但限於掃瞄的細緻度及準確度,有時只可用作參考之用.
以下圖有關強烈熱帶風暴蓮花登陸呂宋前的估計為例加以討論,掃瞄的時間為2015年7月4日07UTC(約香港時間下午3時)
25公里分辨率掃瞄:
12.5公里分辨率掃瞄:
或許讀者都會見到12.5公里分辨率的掃瞄估計中心附近半徑約50公里有暴風(10級)以上的風力,以旗仔標示.但25公里分辨率的掃瞄就完全沒有暴風的估計. 前者的掃瞄估計中心以北風力只有20-25KNOTS(黃色,約5-6級風力),以南約150公里都廣泛有6-7級的風力(紅色),但後者估計中心以北約100公里風力達25-35KNOTS(紅色,約6-8級風力),以南則遠至250公里都有頻密的紅色區. [對於上述演示,左邊是緯度,大約每1緯度等於105公里長]
對於以上因為分辨率產生的矛盾數據,究竟各大氣象台點處理呢? 我們且看數小時後,即12UTC(約香港時間晚上8時各大氣象台的估計)
日本台 (估計南強北弱,7級風力圈是南邊半徑180海浬,即290公里; 其它是半徑120海浬,約190公里)
** WTJP22 RJTD 031200 *** WARNING 031200. WARNING VALID 041200. WARNING IS UPDATED EVERY 6 HOURS. STORM WARNING. SEVERE TROPICAL STORM 1510 LINFA (1510) 985 HPA AT 15.3N 125.8E SEA EAST OF PHILIPPINES MOVING WEST SLOWLY. POSITION FAIR. MAX WINDS 50 KNOTS NEAR CENTER. RADIUS OF OVER 30 KNOT WINDS 180 MILES SOUTH SEMICIRCLE AND 120 MILES ELSEWHERE.
中國 (7級風力圈與日本相反,估計北強南弱,範圍較日本估計小)
** WTPQ20 BABJ 031200 *** SUBJECTIVE FORECAST TS LINFA 1510 (1510) INITIAL TIME 031200 UTC 00HR 15.0N 125.3E 990HPA 23M/S 30KTS WINDS 220KM NORTHEAST 180KM SOUTHEAST 200KM SOUTHWEST 220KM NORTHWEST MOVE NW 12KM/H
美軍(8級風力圈估計西強東弱/北強南弱,半徑只有70-120公里)
** WTPN32 PGTW 031500 ***
MSGID/GENADMIN/JOINT TYPHOON WRNCEN PEARL HARBOR HI//
SUBJ/TROPICAL CYCLONE WARNING//
RMKS/
1. TROPICAL STORM 10W (LINFA) WARNING NR 007
03 ACTIVE TROPICAL CYCLONES IN NORTHWESTPAC
MAX SUSTAINED WINDS BASED ON ONE-MINUTE AVERAGE
WIND RADII VALID OVER OPEN WATER ONLY
---
WARNING POSITION:
031200Z --- NEAR 15.1N 125.2E
MOVEMENT PAST SIX HOURS - 270 DEGREES AT 06 KTS
POSITION ACCURATE TO WITHIN 060 NM
POSITION BASED ON CENTER LOCATED BY SATELLITE
PRESENT WIND DISTRIBUTION:
MAX SUSTAINED WINDS - 045 KT, GUSTS 055 KT
WIND RADII VALID OVER OPEN WATER ONLY
RADIUS OF 034 KT WINDS - 045 NM NORTHEAST QUADRANT
040 NM SOUTHEAST QUADRANT
055 NM SOUTHWEST QUADRANT
075 NM NORTHWEST QUADRANT
REPEAT POSIT: 15.1N 125.2E
各大台的估計真的是差別甚大,都不知誰對誰錯.在看回當時的紅外線衛星圖,很明顯偏南方的環流較為廣闊亦更猛烈,但一樣有氣象台估計北強南弱.
由於我們欠缺當地實測資料,因此無法判斷那一種估計是正確. 然而,上述的例子正正顯示單從衛星資料,有時正的很難估計強度.第四步: 其他氣象資料,如其他多頻微波衛星雷達掃瞄圖/氣壓實測
有些發展中的颱風,可能在可見光/紅外線衛星未能發現風眼結構,但其實在某些衛星的微波掃瞄中,會發現其高層雲層之下,會有風眼的存在.這類的熱帶氣旋一般正在發展中,強度有時會比使用德沃夏克分析法估計更強.
當熱帶氣旋接近離岸時,有時會有些離岸的浮標或鑽油台的實際風力/氣壓測量可用作估計強度. 雷達掃瞄圖亦有助判斷熱帶氣旋的強度趨勢變化. 然而,資料越多,其實不等於各大氣象台能更準確估計熱帶氣旋強度. 去年其中一個經典的例子是超強颱風威馬遜,在海南島登陸前後實測氣壓在一小時內下降70hpa至899.2hpa,但各大氣象台當時估計的強度竟是介乎90-135knots,差距相當大. [詳見: 香港天文台職員短文(1151號) - Track, Intensity, and Structure Changes at Landfall – Forecasting Challenges, S.T. Chan, Jim Davidson*, Philippe Caroff*, Joe Courtney*, David Grant*, Koji Kato*, M. Mohapatra* & C.H. Qian*, The Third International Workshop on Tropical Cyclone Landfall Processes, Jeju, Republic of Korea, 8-10 December 2014(http://www.weather.gov.hk/publica/reprint/r1151.pdf)]
為方便大家知道當時威馬遜的強度,在這裡再上載多次威馬遜登陸前的紅外線衛星圖,如果根據德沃夏克分析法,這個超強颱風,如果按DT值估計大約是7-7.5,即約140-155knots(一分鐘平均風力),估計氣壓約880-900hpa). 按分析法估計的強度和實測相當接近,但當時就沒有氣象台作出如此大膽的預測.或許是猶為威馬遜早一天相同時間連風眼都未在紅外線衛星圖上出現.
威馬遜登陸前的紅外線衛星圖:
早24小時威馬遜的紅外線及可見光衛星圖:
各大氣象台如果早一天只估計其強度是DT=4.5或5.0,則按分析法24小時平均增加值約1.0,最多亦再加1.0,即是只有約6.5或7.0,因此估計的強度最多只有130-140KNOTS(一分鐘平均風力).在理論的層面,低估強度或許會稍有危險,不過既然熱帶氣旋已是颱風級,估計是12級風還是17級風,其實對一般市民意義不大.
posted by Lawrence Chung @ 8/16/2015 11:36:00 上午
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