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폭풍 해일

Storm surge

폭풍 해일, 폭풍 홍수, 조수 해일 또는 폭풍 조류는 일반적으로 사이클론과 같은 저기압 기상 시스템과 관련된 해수 상승의 해안 홍수 또는 쓰나미 같은 현상이다.이는 정상 조수면 이상의 수위 상승으로 측정되며 파도는 포함되지 않습니다.

폭풍 해일의 주된 기상학적 요인은 고속의 바람이 [1]먼 거리까지 해안으로 밀어내는 것이다.폭풍 해일의 심각도에 영향을 미치는 다른 요인으로는 폭풍 경로 내 수역의 얕음과 방향, 조수 시기 및 폭풍으로 인한 대기압 강하가 있다.기후 변화가 폭풍 해일의 위험을 증가시킬 수 있다는 제안이 있다.[2]

혹자는 기후 변화로 인해 극한의 날씨가 강해지고 해수면이 상승함에 따라 폭풍 해일이 해안 주민들에게 [3]더 큰 위험을 초래할 것으로 예상한다.지역사회와 정부는 서지 장벽, 해안 사구 또는 맹그로브 같은 연성 인프라, 해안 건설 관행 개선 및 조기 경고,[3] 교육 및 대피 계획 등의 사회 전략을 수립함으로써 적응할 수 있습니다.

메카닉스

폭풍우 [4]동안 조수의 수위를 변경하는 데는 적어도 다섯 가지 과정이 수반될 수 있다.

직풍 효과

강한 표면 바람은 에크만 나선이라고 알려진 효과에 의해 풍향과 45° 각도로 표면 전류를 발생시킨다.바람 스트레스는 "바람 설정"이라고 불리는 현상을 일으키며, 이는 수위가 바람 불어가는 해안에서 증가하고 바람 불어오는 해안에서 감소하는 경향을 말한다.직감적으로, 이것은 폭풍우가 분지의 한쪽을 향해 바람을 불어오는 것에 의해 발생한다.에크만 스파이럴 효과는 물을 통해 수직으로 퍼지기 때문에 깊이에 비례합니다.해일은 [4]천문조와 같은 방식으로 만으로 밀려들 것이다.

기압 효과

열대 저기압의 영향으로 외양의 수위가 저기압 지역에서는 상승하고 고기압 지역에서는 하강한다.상승하는 수위는 저기압을 상쇄하여 수면 아래 일부 평면의 총 압력이 일정하게 유지되도록 합니다.이 효과는 대기압의 [4]밀리바(hPa) 강하 시마다 해수면이 10mm(0.39인치) 상승할 것으로 추정된다.예를 들어 100밀리바 압력 강하를 수반하는 대형 폭풍은 압력 효과로부터 1.0m(3.3ft)의 수위가 상승할 것으로 예상된다.

지구 자전의 영향

지구의 자전은 코리올리 효과를 일으키는데, 코리올리 효과는 북반구에서는 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 전류를 굴절시킨다.이 굽힘이 전류를 해안과 더 수직으로 접촉시키면 서지를 증폭시킬 수 있으며, 해안에서 멀리 전류를 구부리면 [4]서지를 감소시키는 효과가 있습니다.

파도의 영향

파도의 영향은 직접 바람의 힘으로 움직이지만 폭풍의 풍력으로 움직이는 조류와는 다르다.강한 바람은 [4]그 움직임의 방향으로 크고 강한 파도를 빠르게 일으킨다.이러한 표면파는 개방된 물에서 매우 적은 수의 수상 운송을 담당하지만, 해안 근처에서 상당한 운송을 담당할 수 있다.파도가 해변과 거의 평행한 선상에서 부서질 때, 상당한 양의 물을 해안으로 운반한다.그들이 부서질 때, 해안 쪽으로 이동하는 물은 상당한 운동량을 가지고 있으며,[5] 평균 수계선 위로 경사져 있는 해변을 타고 올라갈 수 있으며, 이는 부서지기 전에 파도 높이의 두 배를 초과할 수 있다.

강우 효과

강우 효과는 강어귀에서 주로 나타난다.허리케인은 24시간 동안 넓은 지역과 국지적인 지역에 12인치(300mm)의 많은 비를 뿌릴 수 있다.그 결과 지표면 유출은 하천과 강을 빠르게 범람시킬 수 있다.이것은 바다에서 밀려오는 폭풍으로 인한 물이 [4]하류로 흘러드는 비를 만나면서 조수 하구 부근의 수위를 높일 수 있다.

해저 깊이 및 지형

위의 과정 외에도 해안의 폭풍 해일과 파도 높이는 기초 지형, 즉 해저와 해안 지역의 형태와 깊이 상의 물의 흐름에 의해 영향을 받는다.해안선에 비교적 가까운 깊은 물이 있는 좁은 선반은 낮은 파도를 발생시키지만 더 높고 강력한 파도를 발생시키는 경향이 있다.얕은 물이 있는 넓은 선반은 비교적 작은 파도로 높은 폭풍 해일을 일으키는 경향이 있다.

예를 들어, 플로리다 남동부 해안의 팜 비치에서는 수심이 91m(299ft)에 달하고 해안 3km(1.9m)에 도달하며, 180m(590ft) 7km(4.3m)에 도달합니다.이것은 상대적으로 가파르고 깊다; 폭풍 해일은 그리 크지 않지만 플로리다의 [6]서부 해안과 비교하면 파도가 더 크다.반대로 플로리다만 쪽에서는 플로리디언 고원의 가장자리가 160km 이상 앞바다에 있을 수 있습니다.플로리다 키와 본토 사이에 위치한 플로리다 만은 0.3m에서 2m 사이의 깊이로 매우 얕습니다.[7]이러한 얕은 지역은 파도가 작을수록 폭풍 해일이 높아집니다.다른 얕은 지역은 멕시코만 연안과 벵골만을 포함한다.

그 차이는 폭풍 해일이 소멸할 수 있는 흐름 영역의 양에 기인합니다.깊은 물속에서는 더 많은 지역이 있고 폭풍으로부터 멀리 떨어진 곳으로 해일이 분산될 수 있다.얕고 완만하게 경사진 선반에서는 해일이 흩어질 공간이 적고 허리케인의 풍력에 의해 해안으로 밀려옵니다.

지표면의 지형은 폭풍 해일 범위의 또 다른 중요한 요소이다.육지가 해발 수 미터도 안 되는 지역은 특히 폭풍 해일의 [4]침수 위험에 처해 있다.

스톰 사이즈

폭풍의 크기는 또한 폭풍의 영역이 주변과 비례하지 않기 때문에 서지 높이에 영향을 미칩니다.폭풍의 지름이 두 배가 되면 둘레도 두 배가 되지만 면적은 네 배가 된다.서지가 소멸되는 주변이 상대적으로 적기 때문에 서지 높이가 [8]높아집니다.

2008년 텍사스 길크리스트에서 발생허리케인 아이크 폭풍 해일 피해.

온대성 폭풍

열대성 저기압과 마찬가지로, 온대성 저기압은 앞바다에서 물의 상승을 일으킨다.그러나 대부분의 열대성 사이클론 폭풍 해일과 달리, 온대성 사이클론은 시스템에 따라 더 오랜 시간 동안 넓은 지역에 걸쳐 높은 수위를 일으킬 수 있다.

북미에서는 태평양과 알래스카 해안에서, 대서양 연안에서는 31°N 북쪽에서 온대성 폭풍 해일이 발생할 수 있습니다.해빙이 있는 해안은 내륙에 [9]큰 피해를 주는 '얼음 쓰나미'를 경험할 수 있다.걸프만 연안에서는 1993년 [10]폭풍우 때처럼 주로 겨울에 더 남쪽으로 온대성 저기압이 영향을 미칠 수 있다.

2009년 11월 9일부터 13일까지 허리케인 아이다의 잔해가 미국 남동부 해안에서 노어스터로 발달했을 때 미국 동부 해안에서 상당한 온대성 폭풍 해일이 발생했다.행사 기간 동안, 동쪽에서 불어오는 바람이 며칠 동안 저기압 중심부의 북쪽 주변을 따라 존재했고, 체서피크 만과 같은 곳에 물이 밀려들었다.해안 바람과 만으로 유입되는 담수 비로 강어귀에 물이 지속적으로 쌓이면서 체서피크 전역의 많은 곳에서 수위가 크게 상승했고 수일 동안 정상보다 8피트(2.4m) 높은 수준을 유지했다.많은 장소에서 수위는 0.1피트(3cm)[citation needed] 정도만 기록되었다.

서지 측정

해일은 해안 조수 관측소에서 예측 조수와 관측 수위 [11]간의 차이로 직접 측정할 수 있다.서지를 측정하는 또 다른 방법은 다가오는 열대 저기압 직전에 해안선을 따라 압력 변환기를 배치하는 것이다.이것은 [12]2005년에 허리케인 리타를 위해 처음 시험되었다.이러한 유형의 센서는 물에 잠길 위치에 배치될 수 있으며 그 위의 [13]물의 높이를 정확하게 측정할 수 있습니다.

사이클론으로부터의 파도가 물러간 후, 측량팀들은 육지에 HWM(High-water marks)을 사진과 표식의 서면 설명을 포함한 엄격하고 상세한 프로세스로 매핑합니다.HWM은 폭풍 이벤트로부터의 홍수 위치와 수위를 나타냅니다.HWM을 분석할 때 수심의 다양한 성분을 분해하여 파동의 원인이 되는 부분을 파악할 수 있다면 그 마크는 폭풍 해일로 분류할 수 있다.그렇지 않으면 폭풍우로 분류됩니다.육지의 HWM은 수직 기준(기준 좌표계)을 참조한다.평가 중에 HWM은 마크에 대한 신뢰도에 따라 4가지 범주로 분류되며, 미국에서는 미국 국립허리케인센터가 폭풍 [14]후 분석에서 "우수"로 평가한 HWM만 사용한다.

폭풍조도와 폭풍해일 측정에는 두 가지 다른 측정이 사용됩니다.측지 수직 기준(NGVD 29 또는 NAVD 88)을 사용하여 스톰조를 측정한다.폭풍 해일은 조수에 의해 발생하는 정상적인 이동에 의해 예상되는 수위를 초과하는 물의 상승으로 정의되기 때문에, 조석 예측을 사용하여 폭풍 해일을 측정하며, 조석 예측은 잘 알려져 있고 조수의 영향을 받는 지역에서 천천히 변화한다고 가정한다.조수는 국지적인 현상이기 때문에 폭풍 해일은 가까운 조수 관측소와의 관계에서만 측정할 수 있다.관측소의 조석 벤치마크 정보는 측지 수직 기준에서 해당 위치의 평균 해수면(MSL)으로 변환한 후 조석 예측을 빼면 정상 [11][14]수위보다 높은 서지 높이가 산출됩니다.

슬로시

SLOSH 실행 예시

미국 국립허리케인센터는 허리케인으로 인한 바다, 호수, 육지 해일(Sea, Lake and Overland Surge from Huricanes)의 약자인 SLOH 모델을 사용해 폭풍 해일을 예측하고 있다.그 모델은 20퍼센트 [15]이내로 정확하다.SLOH 입력에는 열대 저기압의 중심 압력, 폭풍 크기, 저기압의 전진 운동, 궤도 및 최대 지속 바람이 포함된다.국지적 지형, 만과 강의 방향, 해저의 깊이, 천문조 및 기타 물리적 특징이 SLOH 유역이라고 하는 사전 정의된 그리드에 고려된다.미국 [16]대륙의 남쪽 해안과 동쪽 해안에는 겹치는 SLOH 분지가 정의된다. 예를 들어 허리케인 카트리나 SLOH 모델 실행은 폰차트레인 호수/뉴올리언스 분지와 멕시코만 북부에 있는 미시시피 사운드 분지를 모두 사용한다.모델 실행의 최종 출력에는 각 위치에서 발생한 물의 최대 엔벨로프(MEOW)가 표시됩니다.

불확실성을 추적하거나 예측할 수 있도록 하기 위해 일반적으로 다양한 입력 매개변수를 사용하여 여러 모델 실행이 생성되어 MOM 또는 최대값 [17]맵을 만듭니다.허리케인 대피 연구의 경우, 지역의 대표적인 트랙과 다양한 강도, 눈 지름 및 속도를 가진 폭풍군을 모델링하여 열대 사이클론 발생 시 최악의 수위를 생성한다.이러한 연구의 결과는 일반적으로 수천 번의 SLOH 실행에서 생성됩니다.이러한 연구는 미 육군 공병대가 연방 비상 관리청(Federal Emergency Management Agency)과 계약을 맺고 여러 주에 걸쳐 완료했으며, 허리케인 대피 연구(HES) [18]웹 사이트에서 이용할 수 있다.여기에는 카운티의 [19]각 지역에서 홍수를 일으킬 허리케인의 최소 범주를 식별하기 위해 음영 처리된 해안 카운티 지도가 포함된다.

영향

폭풍 해일은 사이클론의 [citation needed]일부로서 상당한 재산 피해와 인명 손실에 책임이 있다.폭풍 해일은 도로와 같은 건설된 인프라를 파괴하고 기초와 건물 [citation needed]구조물을 파괴합니다.

하구 및 해안 지역에서 예상치 못한 홍수가 발생하면 주민들이 미처 준비하지 못한 상태로 유입되어 [citation needed]인명 피해가 발생할 수 있다.기록상 가장 치명적인 폭풍 해일은 1970년 볼라 [citation needed]사이클론이었다.

또한, 폭풍 해일은 다른 과정을 통해 인간이 이용하는 땅을 유발하거나 변형시킬 수 있으며, 토양 비옥함을 해치고, 해수 침입을 증가시키고, 야생동물 서식지를 해치고, 인간의 [citation needed]저장고에서 화학 물질이나 다른 오염 물질을 퍼뜨릴 수 있다.

경감

기상 조사는 허리케인이나 심각한 폭풍에 대해 경고하지만, 해안 홍수의 위험이 특히 높은 지역에서는 특정 폭풍 해일 경보가 있다.예를 들어 네덜란드,[20] 스페인,[21][22] 미국,[23][24] [25]영국 등에서 실시되고 있습니다.마찬가지로 연안 지역사회를 교육하고 현지 대피 계획을 개발하면 사람들에 [citation needed]대한 상대적 영향을 줄일 수 있다.

1953년 북해 홍수 이후 도입된 예방법은 댐과 폭풍-서지 장벽(홍수 장벽)[citation needed] 건설이다.그것들은 개방되어 있고 자유로운 통행을 허용하지만, 육지가 폭풍 해일의 위협을 받고 있을 때는 닫는다.주요 폭풍해일 장벽은 네덜란드OosterscheldekeringMaeslantkering으로, 델타웍스 프로젝트의 일부입니다.런던을 보호하는 템즈 장벽, 그리고 러시아Saint Petersburg 댐입니다.

또 다른 현대적 발전(네덜란드에서 사용)은 수직 [26]주탑에 의해 위치가 제한된 부유식 구조를 가진 습지 가장자리에 주택 공동체를 만드는 것이다.그런 다음 이러한 습지를 사용하여 구조물에 손상을 입히지 않고 유출물과 서지를 수용하는 한편, 제방이 대규모 서지 침입을 방지하는 경우 다소 높은 저지대 고도에서 기존 구조물을 보호할 수 있다.

다른 소프트 적응 방법으로는 직접 홍수를 피하기 위해 구조물을 높이거나 맹그로브[citation needed] 모래언덕과 같은 자연 보호 강화가 포함될 수 있다.

본토 지역의 경우, 폭풍이 육지에서 [27]접근하기 보다는 해상에서 육지로 상륙할 때 폭풍 해일이 더 위협적이다.

역폭풍 서지

폭풍 해일이 발생하기 전에 해안에서 물을 빨아들일 수도 있습니다.허리케인 Irma가 상륙하기 직전인 2017년 서부 플로리다 해안의 경우로, 보통 [28]수중에 있는 육지가 드러났다.이 현상은 역폭풍 [29]해일 또는 음폭풍 [30]해일로 알려져 있습니다.

역사적 폭풍 해일

만조 시의 폭풍조 요소
2008년 9월 허리케인 Ike의 폭풍 해일에 의한 볼리바르 반도(텍사스)의 전멸

기록된 가장 치명적인 폭풍 해일은 1970년 볼라 사이클론으로, 벵골만 지역에서 최대 50만 명이 사망했다.벵골만의 저지대 해안은 열대성 [31]저기압에 의한 해일에 특히 취약하다.21세기 들어 가장 치명적인 폭풍 해일은 2008년 5월 미얀마에서 138,000명 이상의 사망자를 낸 사이클론 나르기스 때문이다.이번 세기의 두 번째 사망자는 2013년 필리핀[32][33][34] 중부에서 6,000명 이상이 사망하고 140억 달러로 추정되는 경제적 손실을 낸 태풍 하이얀(요란다)[35]에 의해 발생했다.

텍사스주 갤버스턴을 강타한 4등급 허리케인인 1900년의 갤버스턴 허리케인은 해안으로 엄청난 파도를 몰고 왔다. 6천명에서 1만2천명의 인명 피해가 발생하면서 미국을 [36]강타한 사상 최악의 자연 재해가 되었다.

역사적으로 기록된 가장 높은 폭풍조는 1899년 호주 배서스트 만에서 약 44피트(13.41m)로 추정되는 사이클론 마히나에 의해 발생되었지만, 2000년에 발표된 연구에 따르면 이 중 대부분은 가파른 해안 [37]지형 때문에 파도가 밀려올 가능성이 높다고 결론지었다.그러나, 이러한 폭풍 해일의 대부분은 마히나의 극한 강도에 기인한 것으로 추정됩니다. 컴퓨터 모델링에서는 기록된 폭풍 [38]해일의 최저 강도와 동일한 강도인 880 밀리바(26 inHg)가 필요했기 때문입니다.미국에서는 2005년 8월 29일 발생한 허리케인 카트리나로 인해 발생한 가장 큰 폭풍 해일 중 하나가 미시시피 남부에서 최대 28피트(8.53m) 이상의 폭풍 해일을 일으켰고 패스 [39][40]크리스천에서는 27.8피트(8.47m)의 폭풍 해일이 발생했다.1969년 허리케인 카밀에서 발생한 또 다른 기록적인 폭풍 해일이 패스 크리스찬에서도 [41]24.6피트(7.50m)의 폭풍우를 동반했다.2012년 10월 허리케인 샌디 동안 뉴욕시에서 14피트(4.27m)의 폭풍 해일이 발생했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

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