Info cyclonique : la technique de Dvorak
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La technique de Dvorak

Tout d'abord il convient de préciser que la technique de Dvorak permet d'analyser les systèmes tropicaux en terme d'intensité sur la base des images satellites et
que cette technique est devenue un standard mondial en l'absence de reconnaissances aériennes

1° Petit rappel

Les cyclones, ouragans ou typhons sont classés suivant différentes échelles (Saffir-Simpson, échelle australienne,...) dans les différents bassins du monde
Ces échelles ne sont pas issues de l'analyse des images satellites
Elles correspondent à une classification par rapport à la pression ou aux vents mesurés par les reconnaissances aériennes ou par la technique de Dvorak

Pour exemple : D'après l' échelle de Saffir-Simpson , les ouragans sont eux-mêmes classés en 5 catégories selon leur intensité

Echelle de Saffir-Simpson
Classe
Pression
Marée de tempête
Vents
1
> ou = à 980 hPA
1 - 1,7 m
118 à 153 km/h
2
979 à 965 hPa
1,8 - 2,6 m
154 à 177 km/h
3
964 à 945 hPa
2,7 - 3,8 m
187 à 209 km/h
4
944 à 920 hPa
3,9 - 5,6 m
210 à 249 km/h
5
- de 919 hPa
5,7 - 19m
> à 249 km/h

Les États-Unis utilisent l'échelle de Saffir-Simpson sur les bassins Atlantique Nord et Pacifique Nord-Est
pour donner une estimation des dégâts en fonction de l'intensité estimée d'un ouragan

Les autres bassins ont souvent des classifications ou appelations différentes : pour exemple voir le bassin océan indien sud-ouest,....


2° Qu'est ce que la technique de Dvorak

La technique de Dvorak, développé en 1974 par Vernon Dvorak, est une méthode d'évaluation de l'intensité des cyclones tropicaux
Elle est basée sur les mesurages des caractéristiques nuageuses, des modèles prédéfinis et les changements dans les configurations nuageuses
Cette technique est applicable avec tous les types d'images satellites (visible - VIS , infra rouge - IR et infrarouge renforcé - EIR)
La première méthode a été publiée en 1975 mais elle ne concernait que les images prises dans le visible, le jour donc
La méthode de Dvorak parue en 1984 concerne l'infrarouge renforcé : l'analyse peut être faite alors de nuit comme de jour

Plusieurs centres de prévision des cyclones à travers le monde utilisent cette technique
Parmi ces centres on retrouve en autres (aux Etats Unis), le National Hurricane Center, le centre d'analyse satellitaire (NESDIS Satellite Analysis Branch) de la NOAA)
le centre inter-armes du Pacifique (Joint Typhoon Warning Center), le centre météorologique de la US Air Force (Air Force Weather Agency) et le Pacific Hurricane Center


Principe : Vernon F. Dvorak a défini une méthodologie d'analyse des images satellitaires (en visible et en infrarouge) qui s'appuie sur des schémas types
qui aident à la prise de décision
Ainsi la technique a été développée en recherchant dans les systèmes tropicaux de même intensité des similitudes entre leur apparence dans les photos visibles et
leur température dans celles des infrarouges (relation entre la température de l'oeil -chaud- et la température des nuages du mur de l'oeil l'entourant -froid-)
La technique tient compte également du changement de ces caractéristiques lors du développement ou de l'affaiblissent des systèmes
La structure et l'organisation des systèmes tropicaux sont alors comparées dans le temps pour en tirer leurs stades de développement

Ainsi 2 étapes majeurs dans l'analyse :
- l'estimation de l'intensité est obtenue en mesurant les caractérisitques nuageuses vues sur les images satellites
- la configuration nuageuses vue sur l'image satellite est comparée aux modèles prédéfinies de configuration nuageuse

Sources BOM & NOAA

Les principes de base de la technique Dvorak sont les suivants :
Les 4 configurations types prédéfinis par Dvorak sont :
- bandes incurvés (Curved band)
La mesure des bandes incurvées peut être utilisée
avec les images visibles et en infrarouge

d'où les 2 Curved Band sur le schéma à droite
(EIR : infrarouge, primary : visible)
- couverture nuageuse centrale dense (CDO)
- cissaillement (Shear)
- oeil (Eye)
N'est pas mentionné le centre noyé dans la masse (Embedded Center)
qui ne s'utilise qu'avec les images infrarouges (voir le tableau ci dessous)

Un système cyclonique peut aller de l'une à l'autre des configurations....
au cours de sa vie
Sur le schéma seuls les 3 premiers modèles sont mentionnés
Comparer les caractéristiques nuageuses du système tropical
à partir des images satellites
aux 4 configurations types prédéfinis
ci dessus

A partir de cela
(càd de l'identification du modèle prédéfini, par exemple curved band)
on pourra déterminer un nombre T
(qui varie suivant le modèle, pour le modèle curved band de 1 à 4.5),
suivant les caractértisques propres du modèle prédéfini


Comme vous pouvez le constater
l'échelle va de 0 à 8 graduée en 0.5
(qui va ainsi de la perturbation tropicale à l'ouragan ou cyclone)
De ce nombre T on en déduira le vent soutenu en knots
et ainsi la pression correspondante
(MSLP)

La pression diffère suivant les bassins
(Atlantique et Pacifique)


Pour plus de détails rendez vous au paragraphe 3° :
les échelles de Dvorak
L'évolution théorique d'un système cyclonique
et la corrélation avec le nombre DT

(ici configuration curved band du système cyclonique)
Coment fonctionne synthétiquement la méthode de Dvorak :

- comme on l'a vu il y a un nombre T pour "Tropical" :
par exemple T6.0 correspond à l'intensité convective telle qu'elle apparait sur l'imagerie satellitaire : c'est l'apparence de la configuration nuageuse

- d'un autre côté il y a l'intensité courante, Ci en abréviation pour Current Intensity :
Par empirisme il a été trouvé que dans le Pacifique Nord-Ouest une configuation de T6.0 correspondait à une intensité courante de 115kts associé à une pression de 927 hPa
Dans l'Atlantique Nord T6.0 correspond à une intensité courante de 948 hPa et 115 kts, seule la pression change (voir tableau ci dessus)

- quand un cyclone s'intensifie : par exemple T6.0 = Ci 6.0 = 115 kts
- quand un cyclone s'affaiblit :
on constate qu'il n'y a plus qu'une configuration nuageuse de T 5.5 alors qu'il était encore T6.0 quelques heures plus tôt, l'analyse Dvorak est la suivante : T5.5 / Ci 6.0 ;
cela signifie que l'on conserve Ci 6.0 = 115 kts durant 6 à 12h après avoir constaté un affaiblissement sur l'image satellitaire,
cela est du à l'inertie du vent qui ne ralentit pas immédiatement
- e
n résume en phase d'intensification T = Ci et en phase d'affaiblissement Ci > à T de 0,5 ou 1 en moyenne

Les 2 Diagrammes d'analyse de Dvorak en 10 étapes suivant les images satellites utilisées
Diagramme d'analyse de Dvorak en VIS (en Image Visible)
Cliquez sur le diagramme pour plus d'explications
Diagramme d'analyse de Dvorak en EIR (en Image Infrarouge)
Cliquez sur le diagramme pour plus d'explications


3° Les échelles de Dvorak

Ainsi il y a 2 échelles de Dvorak :
une pour les bassins Atlantique, Pacifique Nord-Est
& Centre
et une autre pour les bassins Océan Indien Sud & Nord, Pacifique Sud & Pacifique Nord-Est
Sur ces tableaux vous avez la corrélation théorique nombre dvorak - vent - pression :
ainsi un nombre CI de 4 donne un vent de 65 knots qui donne une pression de 976 hPa pour les bassins Pacifique Nord-Ouest, Pacifique Sud & Océan Indien

Bassins Atlantique, Pacifique Est & Centre
Classification
Dvorak CI
Vent soutenu sur 1 minute en :
noeuds & km/h
Pression centrale minimum estimée Dvorak (en hPa)
Tropical disturbance
-
10
18
-
Tropical disturbance
-
15
28
-
Tropical disturbance
-
20
38
-
Tropical disturbance
1
25
46
-
Tropical disturbance
1.5
25
46
-
Tropical depression
2
30
55
1009
Tropical storm
2.5
35
65
1005
Tropical storm
-
40
74
-
Tropial storm
3
45
83
1000
Tropical storm
-
50
92
-
Tropical storm
3.5
55
101
994
Tropical storm
-
60
111
-
Hurricane category 1
-
64
118
-
Hurricane category 1
4
65
119
987
Hurricane category 1
4.5
77
137
979
Hurricane category 2
-
83
154
-
Hurricane category 2
5
89
165
970
Hurricane category 3
-
96
178
-
Hurricane category 3
5.5
102
189
960
Hurricnae category 4
-
114
211
-
Hurricane category 4
6
115
213
948
Hurricane category 4
6.5
127
234
935
Hurricane category 5
-
135
250
-
Hurricane category 5
7
140
259
921
Hurricane category 5
7.5
155
285
906
Hurricane category 5
8
170
315
890
Hurricane category 5
-
180
334
-
Tropical disturbance (perturbation tropicale), Tropical depression (dépression tropicale),
Tropical storm (tempête tropicale), Hurricane (ouragan)

 

Bassin Pacifique Nord Ouest, Pacfique Sud & Océan Indien
Classification
Dvorak CI
Vent soutenu
sur 1 minute en :
noeuds / km/h
Pression centrale minimum estimé Dvorak (en hPA)
Tropical disturbance
-
10
18
1008
Tropical disturbance
-
15
28
1006
Tropical disturbance
-
20
38
1004
Tropical disturbance
1
25
46
1002
Tropical depression
2
30
56
1000
Tropical storm
2.5
35
65
997
Tropical storm
-
40
74
994
Tropical storm
3
45
83
991
Tropical storm
-
50
92
987
Tropical storm
3.5
55
102
984
Tropical storm
-
60
111
980
Tropical cyclone / Typhoon
-
64
118
-
Tropical cyclone / Typhoon
4
65
120
976
Tropical cyclone / Typhoon
-
70
130
972
Tropical cyclone / Typhoon
-
75
139
967
Tropical cyclone / Typhoon
4.5
77
143
966
Tropical cyclone / Typhoon
-
80
148
963
Tropical cyclone / Typhoon
-
85
157
958
Tropical cyclone / Typhoon
5
90
167
954
Tropical cyclone / Typhoon
-
95
176
949
Tropical cyclone / Typhoon
-
100
186
944
Tropical cyclone / Typhoon
5.5
102
190
941
Tropical cyclone / Typhoon
-
105
195
938
Tropical cyclone / Typhoon
-
110
203
933
Tropical cyclone / Typhoon
6
115
213
927
Tropical cyclone / Typhoon
-
120
222
922
Tropical cyclone / Typhoon
-
125
231
916
Tropical cyclone / Typhoon
6.5
127
235
914
Tropical cyclone/Super typhoon
-
130
241
910
Tropical cyclone/Super typhoon
-
135
250
904
Tropical cyclone/Super typhoon
7
140
259
898
Tropical cyclone/Super typhoon
-
145
269
892
Tropical cyclone/Super typhoon
-
150
278
885
Tropical cyclone/Super typhoon
7.5
155
287
879
Tropical cyclone/Super typhoon
-
160
296
-
Tropical cyclone/Super typhoon
-
165
306
-
Tropical cyclone/Super typhoon
8
170
315
858
Tropical cyclone/Super typhoon
-
175
324
-
Tropical cyclone/Super typhoon
-
180
334
-
Tropical disturbance (perturbation tropicale), Tropical depression (dépression tropicale),
Tropical storm (tempête tropicale), Typhoon (typhon), Tropical cyclone (cyclone tropical)
Remarque importante :

Les estimations aussi bien des vents que de la pression découlent du fait que les relations qui unissent ces 2 variables sont constantes
Quoiqu'il en soit bien que l'on connaisse la relation entre le vent et le gradient de pression, la pression au centre d'un sytème va aussi dépendre d'autres facteurs qui sont
- la taille du système :
petite ou grande qui va influer sur cette pression au centre
- et l'environnement du système : c'est à dire que la pression centrale du système dépend aussi des pressions autour de ce même système
Il faut donc faire preuve de prudence dans l'estimation d'un système par rapport à la pression estimé au centre
(suivant la table de corrélation vent pression ci dessus)

Ce qui signifie que logiquement on doit se baser sur les vents pour estimer l'intensité d'un système tropical
De plus une pression plus basse ne garantit pas toujours des vents plus forts donc une intensité plus forte
Des cyclones, ouragans ou typhons de petite taille peuvent avoir des vents maximums plus forts que des cyclones plus grands pour une même valeur de pression au centre

4° La nouvelle technique de Dvorak

C'est la méthode ADT : Advanced Dovrak Technique : utilisée par le CIMSS sur la base de la méthode initiale de Dvorak

5° Quelques infos techniques supplémentaires (forum Météo Réunion)


Le terme de CDO (Central Dense Overcast ou masse nuageuse centrale) ne s'utilise qu'avec des images dans le visible (donc le jour) mais pas la nuit
La nuit on parle de Configuration à centre noyé dans la masse (Embedded Center Pattern)

D'ailleurs dans la technique de Dovrak 2 diagrammes d'analyse sont utilisés (voir ce dessus) :

Concernant Dvorak, la première méthode a été publiée en 1975 mais elle ne concernait que les images prises dans le visible, le jour donc.
Et dans cette version, quand l'oeil est circulaire et qu'il atteint au moins 75 km de diamètre, le cyclone ne peut avoir une intensité supérieure à T6 ou 115kt
La méthode de Dvorak parue en 1984 concerne l'infrarouge renforcé : l'analyse peut être faite de nuit comme de jour
Dans cette version, on tient plus compte de la convection autour de l'oeil que de la taille de ce dernier
Certes, il est dit qu'il n'existe pas d'ajustement positif pour un oeil d'au moins 75 km de diamètre mais il n'y a plus d'intensité limitée à T6

Exemple
:

¤ un oeil de dimension inférieure à 75 km de température au moins de +9.1°C (code WMG en Dvorak) est entouré d'une ceinture convective de 55 km
dont les sommets sont à -76°C/-80°C (code CMG)
CMG correspond à un nombre de l'oeil (E) de 6.5 et on fait un ajustement positif de +1 parce la température de l'oeil est de WMG et que l'oeil n'atteint pas 75 km de diamètre
et cela donne : E 6.5 + 1 = CF 7.5 (CF = Central Feature) et ensuite DT 7.5 s'il n'y a pas de bande à ajouter (DT = T obtenu à partir des Données satellitaires)

¤ Même cas que ci-dessus mais cette fois l'oeil a 75 km de diamètre
On a toujours E 6.5 mais il n'y a pas d'ajustement de l'oeil : donc CF = 6.5 et DT = 6.5 s'il n'y a pas de bande
On voit 2 choses :
- à convection comparable, la taille de l'oeil introduit une différence d'intensité
- avec l'infrarouge renforcé, il n'y a pas de limite à T6 pour les cyclones avec oeil de grande dimension

Durant la période de reconnaissance aérienne depuis 1944 jusqu'à nos jours dans l'Atlantique Nord et jusqu'1987 dans le Nord du Pacifique Ouest,
aucun cyclone tropical n'a été observé à l'intensité courante de 8.0 ou 170 kts sur une minute

Maintenant, il faut parler d'épistémologie de Dvorak : il faut s'entendre sur ce que l'on attend d'un T 8.0 sur l'imagerie satellitaire
Car dans la méthode en infrarouge renforcé de Dvorak (1984), un oeil chaud d'au moins +9°C (WMG) et une ceinture CMG (-76°C à -80°C) donnent DT 7.5
après ajustement de l'oeil (E6.5 + 1)
En fait, il n'existe pas de E 7.0 + 1 = DT 8.0 dans Dvorak (1984) pour une raison simple :
quand il a mis sa méthode en place entre 1975 et 1984, Dvorak n'a jamais trouvé un seul cyclone avec une ceinture CDG (-81°C et plus froid)
d'au moins 55 km de large + un oeil WMG !
Pourtant la ceinture CDG existe bel et bien puisque Dvorak avait bien vu que des températures plus froides que -80°C étaient possibles !
Il est possible d'apprécier une différence entre T 7.5 et T 8.0 !!!
Pour Karl Hoarau, pour avoir T 8.0, il faut du CDG + WMG, sujet qui avait été abordéé lors des conférences de Miami (2004) et Monterey (2006) avec Mark Lander et Roger Edson
qui sont d'accord !
Et certains cyclones ont déjà affiché des données satellitaires de 8.0 !!! ...



6° Quelques images par Karl Hoareau

Montage d'images de Vanessa à 879 hPa/155kt, de Tip à 865-870 hPa/165kt, de Gay à 170kt et d'Angela à 855 hPa/175kt
(analyse par Karl Hoarau)
Le noir foncé sur les images correspond au moins à -84°C :
- Gay a bien eu cette ceinture mais avant 2330Z le 20 novembre (encore CDG à -81C)
- Vanessa a eu une ceinture CDG trop étroite : en dessous de 55km
- Tip a eu une ceinture CDG de 45km seulement le 11 octobre vers 1530Z/2030Z mais plus après : CMG ou DT 7.5 à 2300Z
- Quand à Angela : l'oeil est à +23°C sur GMS et 27°C avec DMSP dans une ceinture dont tous les sommets sont à -84°C/-99°C !!!
Angela était un système de grand diamètre c'est pourquoi la pression était en dessous de celle de TIP
Commentaire de K.HOARAU : Angela c'est le patron pour l'instant

Super typhon ZEB
En Dvorak, satellite Noaa 12 le 13 octobre 1998 à 1007Z
oeil de + 22° + CDG = DT 8.0

Super typhon ZEB
Vu en Dvorak par GMS le 13 octobre 1998 à 1231Z : oeil de + 22°C + CDG = DT 8.0
L'intensité courante est alors égale à 165 kt soit comparable à celle de TIP à son maximum

Super typhon Yuri
Vu en palette Dvorak le 26 novembre 191 à 2144Z :
la ceinture CDG (plus froid que 81°C) fat plus de 55 km de large avec un oeil à +19°C = DT 8.O.
L'oeil avait un diamètre moyen de 25km pour le niveau de gris WMG (plus de 9°C). En altitude l'oeil avait 55 km de diamètre

Super Cyclone Gafilo

Vu par Noaa 14 en visible le 6 mars 2004 à 0340Z (image de JPG) : l'oeil est ennoyé sur 1°(E6) + 1 pour la bande qui va du sud au nord-est = DT 7.0 !
Gafilo est sur le point d'atteindre son intensité maxi à 145kt !


Super typhon Tip
Vu en visible par GMS 1 le 11 octobre 1979 à 2203Z :
L'oeil de 25 km est ennoyé dans la masse nuageuse centrale dense
avec une distance d'au moins 110 km
Cela donne un nombre de l'oeil de E7 + 0.5 de bande = DT 7.5 !
Tip est sur le point d'atteindre son intensité maxi à 870 hPa/165kt !

Cyclone Gafilo
Vu en Dvorak par Aqua le 6 mars 2004 à 2204Z : l'oeil de OW est dans une ceinture Black (-64°C à -69°C) = DT 6.0 !
DT était à 7.0 a 1800Z et à 6.5 à 2100Z ! Cela traduit bien un affaiblissement sur l'imagerie satellitaire !
Même s'il y a un retard avant que le vent ne ralentisse, il est assez probable que l'intensité était plus proche de 130kt
que de 140kt à 0000Z le 7 mars lors du passage de l'oeil près de la ville d'Antalaha !

Super cyclone Honorinina
Vu en Dvorak par Noaa 9 le 13 mars 1986 à 2224Z :
oeil de +19°C dans une ceinture White (-70°C à -75°C) soit DT 7.0 !
Vu en Dvorak par Noaa 9 le 13 mars 1986 à 1111Z :
oeil de +20°C dans une ceinture White (-70°C à -75°C) !

Super Cyclone Claudette
Vu en Dvorak par Tiros-N le 18 décembre 1979 à 2207Z :
oeil de +22°C dans une ceinture Black + White = DT 6.6 ou 130kt !