2013年11月8日星期五

世紀完美風暴


在踏入深秋的十一月,西北太平洋熱帶氣旋活動仍然活躍,31W 海燕更是為本年風季帶來高潮。聯合颱風警報中心已經確認海燕為有紀錄以來登陸時風力最強的氣旋 (連結),登陸時其中心一分鐘平均風力估計高達 170 節 (每小時 315 公里),比泰培所保持的紀錄 165 (每小時 306 公里) 還要高 [註一]。

上圖:聯合颱風警報中心的熱帶氣旋預測圖,可見海燕的估算強度為 170 節

與泰培不同的是,當時美國方面曾派出飛機深入風暴中心擷取數據,因此所錄得資料是無可異議的。但是,西北太平洋已經沒有實行飛機偵測一段時間,所以海燕的風力是估計得出的,因此存在一定不確定性。雖然如此,由於海燕是以巔峰強度登陸菲律賓,登陸位置附近的氣象站有可能錄得極其珍貴的風力及氣壓數據,利用此資料有機會導出海燕登陸前一刻的風速,或至少一個較準確的估計。

在缺乏實測數據的情況下,如何分辨熱帶氣旋 (尤其是成熟颱風) 的強度呢?很多氣象機構採用的是德沃夏克分析法 (Dvorak analysis,以下簡稱「德法」)。此分析法是由美國氣象學家維農·德沃夏克 (Vernon Dvorak) 總結衛星雲圖所得熱帶氣旋型態與它們實際強度的關係 [註二],並統一了使用衛星雲圖估計熱帶氣旋的強度的方法。德法將熱帶氣旋評為 T1.0 至 T8.0 的級別 (T值),以 8.0 為最高。由於將氣旋訂為 T8.0 級的條件極為嚴苛,絕少風暴能到此級別,較為著名的是 2006 年 4 月影響澳洲北部的氣旋莫妮卡 (Monica) (連結)。

本網的友站「香港熱帶氣旋追擊站」有一篇詳盡說明怎樣使用德法的文章 (連結)。大致而言,如熱帶氣旋未發展出風眼,強度一般根據氣旋雲帶的旋捲度而決定;發展出風眼後,則可由風眼大小、眼牆厚薄及眼牆高度等特徵判斷其強度。像海燕等較強颱風,氣象學家通常使用色調強化紅外線衛星雲圖 (Enhanced infrared satellite imagery) 來分析熱帶氣旋強度,這是因為此圖以不同顏色表示雲頂溫度 --- 雲頂高度越高,溫度越低。而雲頂越高一般表示風暴垂直結構越成熟,亦即強度越高。

海燕於 2013 年 11 月 8 日凌晨 2 時 30 分之紅外線衛星雲圖

海燕於 2013 年 11 月 8 日清晨 5 時 30 分之色調強化紅外線衛星雲圖
以上兩圖顯示海燕登陸前一刻的型態,明顯地利用下面的一幅我們可以很清楚分辨風眼周圍雲頂溫度 (色階於圖像下方)。採用德法來評估此時海燕的強度步驟如下:
  • 眼牆最低雲頂溫度低於 -80 度 (於舊色階中為 CDG,Cold dark grey),而該溫度的眼牆最窄處寬度明顯超過 0.5 緯距,因此 Eye Number 為 6.5 [註三]
  • 在 CDG 眼牆及 WMG 風眼 (Warm medium grey,即高於攝氏 10 度) 的配搭下,Eye Adjustment Number 為 1.0 [註四]
  • 外圍的額外旋捲度得出 Banding Feature 值為 0 至 0.5 [註五] 。KNES 分析 (連結) 認為外圍深層 (黃色) 環流與中間眼牆之間的雲帶未夠暖 (即 DG,dark grey,此雲圖上為淺藍色),因而將 Banding Feature 定為 0。
將上述三項相加就是最終的T值,海燕的T值為 6.5 + 1.0 + 0.0或0.5 = 7.5 或 8.0。由於德法沒有為 CDG 眼牆作出分析方法,因此 KNES 說法是 DT 值不予考慮。這就是說技術上海燕已經超出德法可以評估的範圍了。

海燕估算強度那麼強的另一個原因是 CDG 範圍持續時間十分長。颱風型態轉好與實際強度增加有一定的時間差,因此很多時候型態轉好後需維持一段時間,氣象機構才會上調其強度至該型態對應的範圍。海燕早於 11 月 7 日早上已出現環狀 CDG 區域 (即完全包圍風眼),至登陸前已超過 18 小時,因此強度需上調至對應 T8.0 的強度,即 170 節。一般的五級超級颱風出現環狀 CDG 區域已經十分難得 (大多數只更得 CMG [Cold medium grey,即此色調雲圖中的深紅色]),海燕竟然能擁有深厚 CDG 區長達一天,因此被認為是實現了「不可能的任務」。

雖然海燕在德法下是名副其實的「超強」颱風,但分析風暴型態有一定主觀性,各人估算出的強度或會有別。況且德法只是為熱帶氣旋強度作出一粗略的估計,要得到實際強度最好當然是參考實測數據。


p.s. 今晨客觀分析法曾得出 T8.1 的有趣現象:




註一:泰培以前的確曾出現比 170 節更高的估計風速,但氣象界普遍認為 40 至 60 年代的數據有高估成分。

註二:原始文獻為 Dvorak, V. F. (1984). Tropical cyclone intensity analysis using satellite data (47 pages). US Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, National Environmental Satellite, Data, and Information Service.

註三:其實德法中 CMG 層 (Cold medium grey,即此色調雲圖中的深紅色) 超過 0.5 緯距已可給予 Eye Number 6.5,所以海燕絕對是「超班」。

註四:風暴越強,其眼牆頂部溫度越低,而風眼中心則越暖。Eye adjustment number 就是針對此一特徵作調整。

註五:Banding feature 只會於 Eye number 及 Eye adjustment number 的總和比氣候值 (MET) 低時才會使用。由於風暴已連續增強多日,MET 已達 8.0。

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