2013年11月1日

判讀衛星雲圖 網民智慧搞定

若欲縱覽過去數十年間的颱風變化,資料品質的掌控為首要之務。在大量志願者的幫助下,上萬張的衛星雲圖,將得以轉化為具有科學價值的資訊。

作者/王嘉琪(任教文化大學大氣科學系)

如果你是個颱風迷,喜歡看衛星雲圖,也想參與科學研究,一定不可錯過這個計畫——cyclonecenter.org。你不需要是個科學家,也不需要具備任何科學背景,甚至不用擔心會幫倒忙。讀完這篇文章後,你就可以打開電腦,連上網路,開始幫忙作研究了。

首先,你可以直接根據「如何開始」這一節的說明,試著應用你在高中地科學過的颱風知識與衛星雲圖的判讀。如果你想要深入瞭解這個計畫的前因後果及執行的原理,那非常適合繼續閱讀此文。

如何開始

步驟一、連上計畫首頁後 http://www.cyclonecenter.org ,你可以由網站推薦的四個熱帶氣旋開始,選擇某個氣旋後便會出現兩張衛星雲圖及簡單的使用說明。你也可以建立一個帳號,紀錄自己曾經判讀過的雲圖。

步驟二、首先要判斷的是哪一張圖裡的熱帶氣旋看起來比較強,如果它們看起來差不多,便選擇下方的「它們看起來差不多」(They’re about the same)。如果不知道怎麼判斷,在圖片的右側也提供了一些判斷原則。

步驟三、接下來要判讀其中一張圖裡熱帶氣旋的類型(cyclone type)。由左到右的選項分別是「眼」(eye)、「有雲覆蓋的中心」(embedded center)、「彎曲雲帶」(curved band)、「傾斜」(shear)及「其他」(other)。同樣在圖片右側也提供了每一種類型的簡單判讀方法,點選大致的類型後,再與網頁提供的五張對照圖片比較,選出最接近的一張即可,如果你覺得五張對照圖片都不像,也可以回頭選擇不同的類型。這個步驟是最困難的,只要盡力選出你認為最接近的圖就好,不需要擔心選錯。因為你的選擇會進入資料庫,成為描述颱風強度不確定性的資訊。

步驟四、接著根據你選擇的類型,網站會進一步引導你作不同的細部分類。例如:標出熱帶氣旋的中心位置及大小(圖一)、中心附近的雲頂溫度、雲帶的長度(圖二)等等。做完這個步驟後就會回到步驟二,進行下一張雲圖的判讀。

圖一:進行步驟四時的介面之一,若雲圖類型判定為「眼」則會進入此介面。
左側上圖為需要判讀的衛星雲圖,下方五個圓圈可協助判斷颱風眼的大小。
右側為判讀原則的說明。(圖片來源:cyclonecenter.org)

圖二:進行步驟四時的介面之一,
此例為「有雲覆蓋的中心」正在判讀螺旋雨帶的長度。
左側上圖為需要判讀的衛星雲圖,下方三張小圖為選項。
右側為判讀原則的說明。
(圖片來源:cyclonecenter.org)

在步驟一時也可以點選下方的「classify a random storm」亂數選取一個熱帶氣旋,如此會直接跳到步驟三,並在三、四,兩個步驟之間循環。

現在,謝謝你。你已經幫了科學家一個大忙。透過實際操作你不但練習了衛星雲圖的判讀技巧也協助了科學研究,如果仔細閱讀網站上提供的各種說明,也能學到許多課本上沒有教的颱風知識。這個網站也提供討論區及部落格,討論區可以讓風迷們針對自己喜歡的熱帶氣旋進行討論;部落格則由計畫團隊中的成員不定期撰寫相關文章或報導,例如:報告計畫目前的最新進度;針對特別難以判讀強度的個案討論。我們在步驟一看到的四個熱帶氣旋中,其中之一是計畫團隊選出的特殊個案,這類特殊個案也會在部落格中專文討論其特殊性。

熱帶氣旋強度的估計

目前熱帶氣旋強度的估計,皆以衛星雲圖中氣旋中心附近的雲頂溫度及雲的形態來估計,稱為德佛札克法(Dvorak technique)。目前世界各大氣象中心皆採用德佛札克法或以此方法為主稍加變化來估計熱帶氣旋強度。這個方法有十個步驟,這十個步驟可以簡化成四個主要判定原則:一、系統中心在哪裡?二、哪一種類型的雲最能適當描述此系統?三、根據雲的類型,這個系統的組織性或強度如何?四、系統比24 小時前的狀態強或弱?其中二、四兩個原則便是分別對應到「如何開始」的步驟三及二;而系統中心及組織性或強度則是在步驟四時使用的原則。【更詳細的內容,請參閱第527期科學月刊】

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