루프 전류

Loop Current
루프 전류 지도

플로리다 해류의 모태인 루프 해류는 쿠바와 유카탄 반도를 사이에 두고 북쪽으로 흘러 멕시코 만으로 북상해 동서로 순환한 뒤 플로리다 해협을 거쳐 동쪽으로 빠져나가 걸프 스트림에 합류하는 따뜻한 해류다. 루프 전류(Loop Current)[1]는 북대서양 아열대성 자리의 서쪽 경계 전류의 연장선이다. 멕시코 동부만에서 지배적인 순환 특성의 역할을 하는 루프 전류는 23~27 sverdrups[2] 사이를 이동하며 1.5~1.8m/초의 최대 유속에 도달한다.[3]

관련 특성은 루프 전류와 분리되는 "에디" 또는 "루프 전류 링"이 있는 따뜻한 물의 영역으로, 3개월에서 17개월마다 다소 랜덤하게 분포한다.[4] 초속 1.8~2m로 소용돌이치는 이들 고리는 하루 2~5km의 속도로 서쪽으로 표류하고 수명최대 1년이다.[5] 이 소용돌이는 따뜻한 카리브 해역으로 구성되어 있으며, 주변의 걸프 공동 해역으로부터 대중을 고립시키는 물리적 특성을 가지고 있다. 이 고리는 직경 200~400km로, 1000m 깊이까지 뻗어나갈 수 있다.[6]

열대성 사이클론에 미치는 영향

1970년경, 루프 전류는 루프 기능이 여름 동안 북쪽으로 더 멀리 확장되는 연간 주기를 보여주었다고 여겨졌다. 그러나 지난 몇 십 년 동안의 추가 연구는 북쪽으로의 연장(및 에디스의 분쇄)은 연간 주기가 유의미한 것은 아니지만, 매년 남북 및 동서 방향으로 변화하지 않는다는 것을 보여주었다.[7]

루프 전류와 그 에디는 해수면 높이를 측정하여 감지할 수 있다. 2005년 9월 21일 에디와 루프의 해수면 높이는 주변 물보다 최대 60 cm(24 in)[8] 높아 그 아래 따뜻한 물의 깊은 영역을 나타냈다. 이날 허리케인 리타는 루프 해류를 통과해 따뜻한 물의 도움으로 5등급 폭풍으로 격화됐다.

멕시코만에서 따뜻한 물의 가장 깊은 지역은 루프 전류와 연관되어 있다. 루프 전류에서 분리된 전류의 링은 일반적으로 루프 전류 에디라고 불린다. 루프 해류의 따뜻한 물과 그와 연관된 에디는 허리케인에 더 많은 에너지를 제공하고 허리케인이 심해지도록 한다.

허리케인이 멕시코만의 따뜻한 지역을 지나면서, 그들은 바다의 열을 폭풍 에너지로 변환시킨다. 이 에너지가 바다에서 제거되면서, 허리케인의 길을 따라 차가운 물의 자취가 감지될 수 있다. 해양 혼합층에서 여러 가지 방법으로 열이 빠져나가기 때문이다. 예를 들어, 지각과 잠열은 공기-해상 인터페이스를 가로지르는 열대 저기압에 직접 손실된다. 또한, 바람에 의한 혼합 층 전류의 수평적 차이는 더 차가운 열선수의 상승을 초래한다. 마지막으로, 바람의 교반으로 인해 더 차가운 열선수의 난류 유입은 지표수의 냉각을 초래하기도 한다.[9] 해수면 온도보다 허리케인의 심화에 해양혼합층의 깊이가 더 중요한 이유다. 따뜻한 지표수의 얇은 베니어는 혼합층이 더 크고 열선 깊이가 더 깊은 물보다 허리케인으로 인한 냉각에 더 취약할 것이다. 더욱이, 모델들은 26 °C 등성이 100 미터 이상으로 확장되는 따뜻한 해양 지형보다 사이클로인이 최대 전위 강도의 더 큰 부분에 도달할 가능성이 더 높다고 제안한다.[10][11]

다른 조건도 호의적일 경우 루프 해류를 포함한 따뜻한 물이 허리케인을 얼마나 강하게 할 수 있는지 보여주는 예가 1969년 8월 미시시피만 연안에 상륙한 허리케인 카밀이다. 카밀은 카리브 해의 깊고 따뜻한 물에서 형성되어 하루 만에 3등급 허리케인으로 급속히 격화될 수 있었다. 그것은 쿠바의 서쪽 끝부분을 돌았고, 그것의 길은 해안을 향해 북쪽으로 가는 루프 해류를 바로 넘어갔으며, 그 기간 동안 급속한 강도는 계속되었다. 카밀은 좀처럼 볼 수 없는 강도로 5등급 허리케인이 되었고, 육지(시속 310km/h)까지 유지되던 초강력 강풍은 오른쪽의 매우 작은 지역에서 발생한 것으로 추정된다.

1980년 허리케인 알렌은 루프 해류를 넘어가는 동안 5등급 허리케인으로 강화되었으나 텍사스에 상륙하기 전에 약화되었다.

허리케인 이반은 2004년에 루프 해류를 두 번 탔다.

2005년 허리케인 카트리나허리케인 리타는 둘 다 루프 해류의 따뜻한 물 위를 지날 때 강도가 크게 증가했다. 2005년 허리케인 윌마가 플로리다 상륙을 2등급 허리케인으로 예상했으나 루프커런트 동남부를 접하고 3등급으로 플로리다 해안에 상륙했다.[12]

허리케인 오팔은 카트리나만큼 악명이 높지는 않지만 따뜻한 코어 고리의 기능이 심화되고 있음을 가장 확실하게 보여준다. 오팔은 유카탄 반도를 건넌 후 다시 멕시코만에 들어가 루프 해류에 의해 축조된 에디를 넘어갔다. 14시간 이내에 해상의 압력이 965헥토파스칼에서 916헥토파스칼로 떨어졌고, 표면의 바람은 35에서 60m/초로 증가했으며, 폭풍은 반경 40km에서 25km로 응축되었다. 폭풍이 오기 전에는 20°C 등성이 175~200m 깊이에 위치했으나 폭풍이 지나간 후 50m 얕은 곳에서 발견됐다. 혼합층의 냉각을 유발한 이 허리케인의 대부분은 (Ekman 분리에 의한) 상승에 기인했지만, 또 다른 2000~3000와트/m 제곱은 폭풍 중심부의 공기-물 인터페이스에서 열 유량을 통해 손실된 것으로 추정되었다. 게다가, 부표에서 파생된 해수면 온도 판독치는 오팔이 걸프 공동 수역을 통과할 때 온도가 2°~3°C 하락하는 것을 기록했지만, 폭풍우가 따뜻한 코어 에디와 연관된 더 거대한 해양 혼합 층을 만나면서 0.5°~1°C에 그쳤다.[13]

2008년 허리케인 구스타프는 루프 해류를 전전했지만, 현재 온도(당시 80년대-F고도에만 해당)와 잘린 크기(쿠바에서 루이지애나까지 절반만 연장되고, 끝과 루이지애나 해안 사이에 냉각수가 끼어 있음) 때문에 폭풍은 지나갈수록 강도가 높아지는 대신 3등급 허리케인으로 남았다. 조류[14][15]

2021년 8월 허리케인 아이다가 루프 해류를 넘어 이동하면서 단 하룻밤 만에 카테고리 2에서 카테고리 4 허리케인으로 급속히 격화될 수 있었다.[16][17]

과정

허리케인의 강화와 약화는 대기와 해양 사이의 광범위한 열역학적 상호작용의 산물이다. 일반적으로, 허리케인의 강도의 진화는 세 가지 요인에 의해 결정된다. 첫째, 열대성 사이클론의 초기 강도는 지배적인 요소로서 그 강도는 폭풍의 일생 동안 반영될 것이다. 둘째, 강한 수평 바람이 내부 순환을 분산시키고 폭풍 내 수직적 에너지 적재를 방지하므로 사이클론이 이동하는 대기의 열역학적 상태는 강화 능력에 영향을 미칠 것이다. 허리케인 강도에 영향을 미치는 세 번째 요소는 해양의 상층부와 폭풍의 중심부 사이의 열 교환이다.[18] 이 때문에 허리케인 연구의 주요 초점은 폭풍 전의 해수면 온도였다. 그러나 최근의 연구는 허리케인의 깊이가 해양 혼합층의 깊이보다 덜 중요하다는 것을 밝혀냈다. 실제로 허리케인의 해수면 압력은 해수면 온도보다 26 °C 등심도(및 해양 열량)와 더 밀접하게 상관관계가 있는 것으로 나타났다.[19] Loop Current 또는 warm core eddies 위를 지나는 폭풍은 미지근한 물에 더 많이 접근할 수 있고, 따라서 가열된 분자의 에너지 함량이 더 높다.

허리케인 리타가 일단 루프 해류를 떠나 더 차가운 물 위를 지나가자 강도는 떨어졌지만, 이 약화의 주된 요인은 당시 발생한 안벽 교체 사이클(ERC)이었다. ERC와 다른 대기 요인들은 Rita가 이후에 에디 소용돌이를 지나갈 때 다시 강조하지 않은 이유다.

또한 열대성 저기압, 열대성 폭풍, 그리고 허리케인은 물의 온도로부터 힘을 얻지만, 조향되지 않는다. 그것들은 대기에 의해 조종되고, 허리케인을 조종하는 것과 관련된 대기 수준은 다른 강도들(즉, 허리케인의 최소 압력과 관련이 있다)에서 다르다.

해수면 및 해수온도

해수면은 인공위성의 레이더로 정확하게 측정하기 비교적 쉽다. 수면 아래의 해수 온도는 넓게 측정하기 쉽지 않지만, 따뜻한 물이 팽창하기 때문에 해수면에서 유추할 수 있으며, 따라서 (수심 등 다른 모든 요인이 동일하다) 수직 기둥은 따뜻해지면 약간 더 높게 상승할 것이다. 그러므로 해수면은 심해온도의 대용품으로 자주 사용된다.

NOAA국가 데이터 부표 센터는 많은 수의 데이터 부표를 멕시코만에 유지하고 있으며, 이 부표들 중 일부는 수면 아래 1미터의 해수 온도를 측정한다.

생물학

루프 전류와 루프 전류 에디는 멕시코 만 내의 생물학적 공동체에 영향을 미친다. 그러나 일반적으로 이러한 커뮤니티에 영향을 미치는 것은 웜코어 루프 전류와 에디즈 자체가 아니다. 그 대신, 걸프만의 생물학적 공동체에 영향을 미치는 루프 전류와 루프 전류 에디스의 경계를 중심으로 형성되는 것은 프런트 에디스로 알려진 더 작은 콜드 코어 형상이다.

루프 전류 프런트 에디는 루프 전류 경계 위 또는 근처에서 형성되는 차가운 코어, 시계 반대 방향으로 회전(사이클로닉) 에디이다. LCFE는 직경 약 80km에서 120km까지 다양하다.[20] 이러한 차가운 특징은 루프 전류에서 나온 웜 코어 에디보다 작다.

여러 연구들은 멕시코만의 다양한 특징들의 내부와 외부의 생물학적 공동체들의 차이를 보여주었다. 동물원 플랑크톤과 마이크로닉톤의 상설주가 루프 커런트 및 루프 커런트 에디보다 콜드코어 기능에서 더 높게 발견되었다.[21] 그러나 부유층과 온난코어 에디들 사이에서 플랑크토닉 새우처럼 생긴 해양 갑각류인 유프라이드의 풍부함에서 차이가 발견되지 않았으나,[22] 2004년에는 외부와 반대로 루프커런트 에디즈 내에서는 하이퍼리드 풍부함이 더 낮은 것으로 밝혀졌다.[23] 동시에, 따뜻한 코어 에디에서는 영양소(질산염) 수치가 100m 이상 낮은 반면, 차가운 기능에서는 질산염 수치가 높은 것으로 나타났다.[24][25] 엽록소, 1차 생산량, 동물성 플랑크톤 바이오매스의 저상장 재고량은 LCE가 낮은 것으로 나타났다.[26]

낮은 엽록소 농도와 1차 생산은 많은 플랑크톤 종들이 생존하기 위해 질산염과 다른 영양소를 요구하기 때문에 낮은 영양소의 결과일 가능성이 높다. 다시 말해서, 낮은 1차 생산량은 광합성 물질과는 반대로, Loop Current와 Loop Current Eddies 내에서의 낮은 이질성 종족 부족의 한 원인이 될 수 있다. 대안적으로, 온도는 두 지역사회의 낮은 유지에 대한 역할을 할 수 있다. 아틀란틱 블루 참치는 멕시코만의 루프 전류와 루프 전류 에디스와 같은 웜 코어 기능과 관련된 고온을 피하는 행동 패턴을 개발했다.[27] 플랑크톤 종도 마찬가지로 이러한 특징에서 높은 온도를 피하는 것이 가능하다.

참고 항목

참조

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