급속증강

Rapid intensification
이 기사는 열대성 사이클론에 관한 것입니다.외부 열대 사이클론에 대해서는 폭발성 사이클론을 참조하십시오.
Looping animation of a hurricane
2023년[1][2] 9월 허리케인 요바의 적외선 위성 루프가 급속히 심화되고 있습니다.

급격한 강화(RI)는 열대성 저기압이 단기간에 극적으로 강화되는 모든 과정입니다.열대성 사이클론 예측 기관은 급속한 강화 사건을 지정하기 위해 다양한 임계값을 사용하지만 가장 널리 사용되는 정의는 24시간 동안 열대성 사이클론의 최대 지속 바람이 최소 30노트(55km/h, 35mph) 증가한다고 규정합니다.그러나 급격한 강화 기간이 하루 이상 지속되는 경우가 많습니다.최대 풍속이 초속 51m(180km/h, 110mph)를 초과하는 열대성 저기압의 대부분을 포함하여 모든 열대성 저기압의 약 20-30%가 급속한 강화를 겪고 있습니다.

급속한 심화는 열대성 저기압 예측의 주요 오류 원인을 구성하며, 그 예측 가능성은 일반적으로 개선의 핵심 분야로 언급됩니다.열대 사이클론을 둘러싼 환경과 폭풍 내의 내부 과정 사이의 복잡한 상호 작용으로 인해 급속한 강화의 기초가 되는 특정 물리적 메커니즘과 급속한 강화를 지원하는 데 필요한 환경 조건은 불분명합니다.급격한 강화 현상은 일반적으로 따뜻한 해수면 온도와 습하고 잠재적으로 불안정한 공기의 이용 가능성과 관련이 있습니다.열대성 사이클론에 대한 윈드시어의 영향은 매우 다양하며 급속한 강화를 가능하게 하거나 방지할 수 있습니다.급격한 강화 현상은 열대 사이클론의 핵심 영역 내에서 뜨거운 탑의 출현과 강한 대류의 폭발과도 관련이 있지만, 그러한 대류 폭발이 급격한 강화의 원인인지 부산물인지는 알려져 있지 않습니다.

전 세계적으로 지난 40년 동안 공해상과 해안 근처 모두에서 급속한 강화 빈도가 증가했습니다.급격한 강화 가능성 증가는 기후 변화로 인해 열대 사이클론 환경이 강화될 수 있는 경향이 증가하는 것과 관련이 있습니다.이러한 변화는 해수를 따뜻하게 하고 대류권의 열역학적 특성에 대한 기후 변화의 영향으로 인해 발생할 수 있습니다.

정의 및 명명법

Animated infrared satellite imagery of a tropical cyclone
허리케인 패트리샤의 24시간 풍속 증가는 기록된 열대 사이클론 중 가장 큰 것이었습니다.

급속한 강화에 대한 전 세계적으로 일관된 정의는 없습니다.최대 지속 바람의 증가 크기와 강화 기간의 단축에 의한 급격한 강화의 임계값은 각 열대 사이클론 분지의 높은 백분위수 강화 사례의 분포를 기반으로 합니다.[3]임계값은 또한 폭풍의 바람을 평가하는 데 사용되는 평균 기간에 따라 달라집니다.[4][a]2003년, 허리케인 연구 부서의 존 카플란(John Kaplan)과 콜로라도 주립 대학의 지역 및 중규모 기상 팀의 마크 드마리아(Mark DeMaria)는 24시간 동안 최소 30노트(55km/h, 35mph)의 열대성 사이클론의 최대 1분 지속 바람이 증가하는 것을 급격한 강도로 정의했습니다.이러한 바람의 증가는 1989년부터 2000년까지 물에 대한 대서양 열대 사이클론 강도 변화의 95번째 백분위수에 해당합니다.[6][7]급격한 강화를 정의하기 위한 이러한 임계값은 일반적으로 사용되지만 관련 과학 문헌에서는 다른 임계값이 사용됩니다.[8]미국 국립허리케인센터(NHC)는 급격한 강도의 정의에 카플란과 데마리아의 문턱값을 반영하고 있습니다.[9]NHC는 또한 유사한 양인 급격한 심화를 최소 42mbar(Hg 1.2인치)의 열대성 사이클론에서 24시간 내에 최저 기압이 감소하는 것으로 정의합니다.[10]

특성.

모든 열대성 저기압의 약 20-30%는 최소 한 번의 급격한 강화를 경험하며, 대부분의 열대성 저기압은 초속 51 m/s(180 km/h, 110 mph)를 초과합니다.[11]강한 열대성 사이클론이 급격하게 강화되는 경향과 폭풍이 점차 강한 강도로 강화되는 빈도는 전 세계 열대성 사이클론 강도의 바이모달 분포로 이어지며, 중간 강도의 열대성 사이클론보다 약하고 강한 열대성 사이클론이 더 일반적입니다.[12]급격한 강화의 에피소드는 일반적으로 24시간 이상 지속됩니다.[3]북대서양에서 최대 풍속이 70~80kn(130~150km/h, 80~90mph)인 폭풍의 경우 평균적으로 강화 속도가 가장 빠릅니다.남서 인도양에서는 최대 10분 지속 풍속이 65~75kn(120~140km/h, 75~85mph)인 폭풍의 경우 강화 속도가 가장 빠릅니다.더 작은 열대 저기압은 잠재적으로 주변 환경에 대한 더 큰 민감성으로 인해 급격한 강화를 포함하여 빠른 강도 변화를 겪을 가능성이 더 높습니다.[13]허리케인 패트리샤는 2015년 24시간 동안 최대 지속 바람이 초속 54m(190km/h, 120mph) 증가하여 24시간 풍속 증가의 세계 기록을 세웠습니다.[14]또한 Patricia는 RSMC 데이터를 기준으로 24시간 만에 가장 큰 압력 감소 기록을 보유하고 있으며, 이는 97mbar(Hg 2.9)를 심화시켰습니다.[14]그러나 다른 추정에 따르면 태풍 포레스트의 중심 기압은 1983년에 무려 104mbar(Hg 3.1)나 심화되었을 수 있으며, 세계 기상 기구는 포레스트의 강화 속도를 기록상 가장 빠른 것으로 나열하고 있습니다.[14][15]2019년 합동태풍경보센터(JTWC)는 사이클론 암발리의 바람이 24시간 동안 51m/s(180km/h, 110mph) 증가한 것으로 추정했으며, 이는 남반구 열대성 사이클론으로는 최소 1980년 이후 가장 높은 24시간 풍속 증가를 기록했습니다.[16][17]

Satellite animation of a rapidly intensifying hurricane
열대성 사이클론의 중심 지역에서 대류가 폭발하는 것은 급격한 강화와 관련이 있습니다.

열대성 사이클론은 초기 발달 동안 폭풍의 축대칭 정도와 강화 속도 사이에 강한 관계를 가지며, 급격한 강화 이전에 더 많은 축대칭이 되는 경우가 많습니다.그러나 열대성 사이클론의 내부 중심부 근처에 강한 대류와 뜨거운 탑이 비대칭적으로 출현하는 것도 급격한 강화를 예고할 수 있습니다.[3]국부적인 깊은 대류("대류 폭발"[18]이라고 함)의 발달은 상부 대류권에서 열대 사이클론의 구조적 조직을 증가시키고 하부 성층권에서 건조하고 안정적인 공기가 유입되는 것을 상쇄하지만 깊은 대류의 폭발이 급격한 강화를 유도하는지 또는 그 반대인지는 불분명합니다.[19][3][19]핫 타워는 진단적으로 유역마다 다양한 영향을 보여주었지만 급격한 강화와 관련이 있습니다.[20]내부 코어 영역의 번개의 빈도와 강도는 급격한 강도와 관련이 있을 수 있습니다.[21][22][23]열대 강우량 측정 임무에 의해 샘플링된 열대 사이클론에 대한 조사는 빠르게 강화되는 폭풍이 내부 핵심 지역의 강우의 큰 범위와 높은 크기에 의해 다른 폭풍과 구별된다는 것을 시사했습니다.[24]그러나 급격한 강화를 유도하는 물리적 메커니즘은 더 느린 강화 속도를 유도하는 메커니즘과 근본적으로 다르지 않은 것으로 보입니다.[25]

Animated view of a rapidly intensifying typhoon
2018년[26] 3월 태풍 젤라왓의 급속한 심화 시기의 마이크로파 영상

폭풍이 빠르게 심화되는 환경의 특성은 더 느린 강화 속도를 초래하는 환경과 크게 다르지 않습니다.[11]높은 해수면 온도와 해양 열 함량은 급속한 강화를 가능하게 하는 데 잠재적으로 중요합니다.[19]수평 SST 구배가 강하거나 염도 성층화가 강한 물은 엔탈피와 수분의 더 강한 공기-바다 플럭스를 선호하여 빠른 강화를 위한 더 좋은 조건을 제공할 수 있습니다.[27]유리한 환경의 존재만으로 항상 급격한 심화로 이어지는 것은 아닙니다.[28]수직 윈드 시어는 폭풍 강도의 거동과 급격한 강화 시기를 예측하는 데 추가적인 불확실성을 더합니다.윈드 시어의 존재는 대류 이용 가능한 위치 에너지(CAPE)와 나선성을 집중시키고 열대성 사이클론의 다운[b] 시어 영역 내 유입을 강화합니다.이러한 조건은 강력한 회전 대류에 도움이 되며, 열대 사이클론의 높은 와류의 중심부에 충분히 가까이 위치할 경우 급격한 강화를 유도할 수 있습니다.그러나 윈드시어는 동시에 열대성 사이클론의[b] 윗면 영역 내에서 대류에 불리한 조건을 형성하는데, 이는 건조한 공기를 폭풍에 유입시켜 침하를 유도하기 때문입니다.이러한 상승 조건은 초기에 양호한 하강 영역에 도입될 수 있으며, 열대 사이클론의 강도에 해를 끼치고 급격한 강화를 예고합니다.[11]시뮬레이션은 또한 급속한 강화 에피소드가 윈드시어의 타이밍에 민감하다는 것을 시사합니다.[27]5–10 m/s (20–35 km/h, 10–20 mph)의 중간 정도의 윈드시어가 존재하는 상태에서 급격한 강화를 겪는 열대성 사이클론은 유사하게 비대칭적인 대류 구조를 나타낼 수 있습니다.[29]이러한 경우, 전단된 열대 사이클론으로부터의 유출은 윈드시어를 국지적으로 감소시키고 더욱 심화시킬 수 있는 방법으로 주변 환경과 상호 작용할 수 있습니다.[30]열대 저기압과 상층 기압골의 상호 작용은 특히 기압골과 열대 저기압 사이의 파장이 더 짧고 거리가 더 먼 기압골을 포함할 때 급격한 강화에 도움이 될 수 있습니다.[27]

급격한 강화에 유리한 환경 내에서 폭풍 내의 확률적 내부 프로세스는 강화 속도를 조절하는 데 더 큰 역할을 합니다.어떤 경우에는 급속한 강화가 시작되기 전에 습윤 공기(높은 등가 전위 온도를 특징으로 함)로부터 대류 불안정이 크게 방출되어 열대 사이클론의 중심을 중심으로 대류가 증가할 수 있습니다.[11]급격한 강화 현상은 열대 사이클론에 대한 대류의 특성과 분포와도 관련이 있을 수 있습니다.한 연구에 따르면 폭풍 전체에 걸쳐 성층형 강수의 상당한 증가는 급격한 강화의 시작을 나타냅니다.[3]2023년, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 급격한 심화에 대한 국립 대기 연구 센터의 연구는 열대성 사이클론이 빠르게 심화되는 두 가지 경로를 확인했습니다.급격한 강화의 "마라톤" 모드에서 낮은 윈드 시어 및 높은 SST를 포함한 양호한 환경 조건은 장기간에 걸쳐 비교적 적당한 속도로 열대 사이클론의 대칭 강화를 촉진합니다.급속한 강화의 "스프린트" 모드는 더 빠르고 더 짧지만, 일반적으로 강한 윈드 시어의 존재와 같이 강화에 불리하다고 오랫동안 가정된 조건에서 발생합니다.이 더 빠른 모드에는 열대 사이클론 중심에서 제거된 대류 폭발이 포함되어 폭풍 순환을 재배열하거나 새로운 순환 중심을 생성할 수 있습니다.급속한 강화의 스프린트 모드를 겪고 있는 모델 열대 사이클론은 급속한 강화의 마라톤 모드를 겪고 있는 사이클론보다 낮은 강도(시속 185km/h 이하의 지속적인 바람)에서 정점을 이루는 경향이 있었습니다.[31][32]

예측가능성 및 예측력 향상

Graph of trends in intensity errors
지역특화기상센터는 신속한 강도 예측을 개선의 핵심 분야로 인식해 왔습니다.

급격한 심화는 열대성 저기압 예보에서 중요한 오류 원인이며, 급격한 심화 에피소드의 시기는 예측 가능성이 낮습니다.[3][33]육지 근처의 급격한 강도 변화는 열대성 사이클론 대비와 공공 위험 인식에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.[13]운영 예측 센터에서는 급격한 강도 변화에 대한 예측 가능성을 높이는 것이 최우선 과제로 확인되었습니다.[34]국민건강보험공단은 2012년에 급격한 심화에 대한 예측을 개선의 최우선 항목으로 열거했습니다.[35]제네시스와 급속증강 과정(GRIP)은 NASA 지구과학이 부분적으로 급속증강을 연구하기 위해 주도한 현장 실험이었습니다.무인 Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk를 포함한 여러 대의 항공기가 2010년 대서양 허리케인 시즌 동안 허리케인 얼과 칼의 급속한 강화 사건을 조사하는 데 사용되었습니다.[36][37]2016년 12월, CYGNSS SmallSat constellation은 급격한 심화 사건을 해결하기 위해 충분히 높은 시간 분해능으로 해양 표면 풍속을 측정하는 것을 목표로 시작되었습니다.[38][39][13]트로피컬 위성 별자리는 열대성 저기압의 급격한 변화를 연구하는 것을 핵심 과학 목표 중 하나로 포함하고 있습니다.[18]기상 모델은 또한 급격한 강화 현상을 예측하는 능력이 향상되었지만,[40] 그 시기와 규모를 정확하게 묘사하는 데는 계속해서 어려움을 겪고 있습니다.[41]통계 모델은 동적 기상 모델에 비해 급격한 강화를 예측하는 데 더 큰 예측 기술을 보여줍니다.[18][42]인공 신경망에서 파생된 강도 예측은 또한 확립된 방법보다 빠른 강도의 예측을 더 정확하게 제공할 수 있습니다.[34]

Satellite image of a tropical cyclone
사이클론 마커스는 RI 예측 보조 장치의 도움으로 운영 강도 예측이 빠른 강도를 성공적으로 예측한 사례입니다.[43]

24시간 리드 타임에서의 예측 오차는 다른 경우보다 빠르게 강화되는 열대성 사이클론에 대해 더 크기 때문에 운영 예측은 일반적으로 급격한 강화를 나타내지 않습니다.[43]확률적 및 결정론적 예측 도구는 예측 신뢰도를 높이고 예측자가 빠른 심화 에피소드를 예측하는 데 도움이 되도록 개발되었습니다.이러한 지원은 RSMC(Regional Specialized Meteorological Centers)의 운영 예측 절차에 통합되어 전 세계적으로 열대성 사이클론 강도 예측에 포함됩니다.[34]예를 들어, RMSC Tokyo–Typhoon Center, 호주 기상청(BOM) 및 NHC는 환경 변수[44] 예측에 기반하여 다양한 바람의 정도가 증가하는 경우 급격한 강화 가능성을 정량화한 RII(Rapid Intensification Index)를 활용합니다.[34]다른 열대성 사이클론 분지에서 개발된 도구를 기반으로 한 강도 예측 제품이 남서부 인도양을 위한 RSMC La Réunion에서 개발되고 있습니다.[13]RIPA(Rapid Intensity Prediction Aid)는 JTWC의 주요 열대성 저기압 강도 예측 지원에서 제공하는 합의 강도 예측을 증가시키며, 2018년부터 사용되고 있습니다.[34]JTWC는 RIPA를 사용하여 평가한 급격한 강화 확률의 큰 증가 추세가 급격한 강화 가능성과 관련이 있다고 보고했습니다.JTWC는 또한 다양한 통계적 방법에 의존하는 추가적인 신속한 강도 예측 지원을 실험하고 있습니다.[34]한국 기상청, 인도 기상청 등 다른 예보기관의 운영에서도 급격한 강도 증가에 대한 예측기를 접목한 강도 예측 도구가 개발되어 활용되고 있습니다.[45]

트렌드

참고 항목:열대성 저기압과 기후변화

2021년에 발표된 IPCC 제6차 평가 보고서의 첫 번째 작업 그룹 보고서는 (신뢰할 수 있는 위성 데이터의 기간 동안) 지난 40년 동안 급속한 강화의 전 세계적인 발생이 증가했을 가능성이 높다고 평가했습니다.자연 기후 변동성의 영향을 초과하고 따라서 인위적인 기후 변화에서 비롯되는 이 변화에 대한 "중간 신뢰"를 가지고.[46]: 1519, 1585 허리케인급 바람을 동반한 열대성 저기압이 빠르게 강화될 가능성은 1980년대 1%에서 5%로 증가했습니다.[47]1980년대 이후 급속한 강화의 여러 에피소드를 겪고 있는 열대성 저기압의 빈도가 통계적으로 유의하게 증가하는 것도 관찰되었습니다.[48]이러한 증가는 다양한 열대 사이클론 분지에서 관찰되었으며 인위적인 배출의 결과로 점점 더 강화되는 환경의 열역학적 특성과 관련이 있을 수 있습니다.[7]기후변화로 인한 윈드시어의 감소는 급격한 심화의 확률을 높일 수도 있습니다.[49][47]해안선으로부터 400 km (250 mi) 이내의 급격한 강화 빈도도 1980년과 2020년 사이에 3배로 증가했습니다.이러한 경향은 연안 해역의 온난화와 환경 조향 흐름의 광범위한 변화로 인한 열대성 사이클론 최대 강도 위치의 서쪽 경향으로 인해 발생할 수 있습니다.[50]북태평양 서부뿐만 아니라 중부와 열대 대서양에서도 장기간 급격한 강도의 증가가 관측되고 있습니다.[51][52]그러나 CMIP5 기후 예측에 따르면 21세기 말까지 환경 조건은 북인도양 외부의 모든 열대성 사이클론 분지에서 급속한 강화에 덜 유리할 수 있습니다.[53]

참고 항목

메모들

  1. ^ 기록된 바람의 지속 속도는 거의 순간 풍속을 평균하는 시간의 길이에 따라 달라집니다.돌풍 측정과 달리 지속적인 바람 측정은 배경 평균 바람의 대표로 취급됩니다.평균 바람을 측정하는 세계기상기구 기준은 평균 10분이지만, 열대성 저기압 풍속을 추정하는 데는 평균 1분과 3분의 기간이 일반적으로 사용되기도 합니다.[5]
  2. ^ a b 열대성 사이클론의 다운시어 사이드는 윈드시어 벡터 방향의 사이드로, 다운풍과 유사합니다.열대성 사이클론의 윗면은 바람이 부는 것과 비슷한 바람 전단 벡터의 방향과 반대쪽입니다.

참고문헌

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