Sensitivities of a cyclone detection and tracking algorithm: individual tracks and climatology

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Abstract:

Northern Hemisphere cyclone activity is assessed by applying an algorithm for the detection and tracking of synoptic scale cyclones to mean sea level pressure data. The method, originally developed for the Southern Hemisphere, is adapted for application in the Northern Hemisphere winter season. NCEP-Reanalysis data from 1958/59 to 1997/98 are used as input. The sensitivities of the results to particular parameters of the algorithm are discussed for both case studies and from a climatological point of view. Results show that the choice of settings is of major relevance especially for the tracking of smaller scale and fast moving systems. With an appropriate setting the algorithm is capable of automatically tracking different types of cyclones at the same time: Both fast moving and developing systems over the large ocean basins and smaller scale cyclones over the Mediterranean basin can be assessed. The climatology of cyclone variables, e.g., cyclone track density, cyclone counts, intensification rates, propagation speeds and areas of cyclogenesis and -lysis gives detailed information on typical cyclone life cycles for different regions. The lowering of the spatial and temporal resolution of the input data from full resolution T62/06h to T42/12h decreases the cyclone track density and cyclone counts. Reducing the temporal resolution alone contributes to a decline in the number of fast moving systems, which is relevant for the cyclone track density. Lowering spatial resolution alone mainly reduces the number of weak cyclones.

German
Die nordhemisphärische Zyklonenaktivität wird ausgehend von Feldern des auf Meeresniveau reduzierten Luftdrucks durch Anwendung eines Algorithmus zur Positions- und Zugbahnbestimmung synoptischskaliger Zyklonen erfasst. Das Verfahren, welches ursprünglich für die Südhemisphäre entwickelt wurde, wird hierzu an die Verhältnisse des nordhemisphärischen Winters angepasst. Als Eingangsdaten werden NCEP-Reanalysen für den Zeitraum von 1958/1959–1997/1998 verwendet. Die Sensitivität der Ergebnisse bezüglich verfahrensspezifischer Parameter wird sowohl mit Blick auf einzelne Zyklone, als auch in klimatologischer Betrachtungsweise untersucht. Die Einstellung der Parameter ist besonders für kleinräumige und schnelle ziehende Systeme von Bedeutung. Durch eine angemessene Einstellung dieser Parameter ermöglicht der Algorithmus die simultane Zugbahnbestimmung verschiedener Zyklonentypen: es können sowohl schnell ziehende und sich rapide entwickelnde Systeme über den großen Ozeanbecken als auch kleinskaligere Zyklonen über dem Mittelmeer erfasst werden. Die Klimatologie der Zyklonenvariablen wie Zugbahndichten, Zyklonenhäufigkeiten, Intensivierungsraten, Zuggeschwindigkeit, Zyklogenese- und Zyklolyseraten liefert detaillierte Informationen über den typischen Lebenszyklus der Systeme in unterschiedlichen Regionen. Der Effekt einer von T62/06H auf T42/12H reduzierten räumlichen und zeitlichen Auflösung der Eingangsdaten äußert sich in einer Abnahme von Zyklonenzahlen und Zugbahndichten. Die Reduktion der zeitlichen Auflösung allein trägt vor allem zu einer Abnahme der Anzahl von schnell ziehenden Systemen bei, welche sich insbesondere in der Zugbahndichte auswirkt. Eine Reduktion der räumlichen Auflösung führt zu einer verminderten Anzahl von schwachen Systemen.

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2005/0068

Publication date: December 1, 2005

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