눈벽 대체 과정

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요

눈벽 대체 과정은 열대 저기압에서 나타나는 현상으로, 태풍의 눈을 둘러싼 눈벽이 2중으로 형성되었다가 안쪽 눈벽이 소멸되면서 세력이 약해지는 과정을 의미한다. 1956년 태풍 사라에서 처음 관측되었으며, 1967년 허리케인 뷸라를 통해 눈벽 대체 과정이 처음부터 끝까지 관측되었다. 눈벽 대체 과정은 2차 눈벽 형성, 내부 눈벽의 소멸, 환형 저기압으로의 진화 단계를 거치며, 2차 눈벽은 위성 또는 레이더 이미지를 통해 식별할 수 있다. 눈벽 대체 과정은 열대 저기압의 세력 변화에 영향을 미치며, 강한 열대 저기압일수록 2차 눈벽이 형성될 확률이 높다.

더 읽어볼만한 페이지

열대 저기압 기상학 - 사이클론
사이클론은 저기압성 순환을 보이는 대기 현상으로, 규모와 형성과정에 따라 다양한 유형으로 나뉘며, 북반구는 반시계 방향, 남반구는 시계 방향으로 회전하는 특징을 갖고, 열대 사이클론은 해수면 온도, 대기 불안정, 습도 등의 조건에서 형성되고 강도에 따라 여러 단계로 구분되며, 지구 외 다른 행성에서도 관측된다.
열대 저기압 기상학 - 미국 국립 허리케인 센터
미국 국립 허리케인 센터는 1898년에 설립되어 열대성 저기압 감시, 예보, 분석을 담당하고 허리케인 관련 연구를 수행하는 미국 환경예보센터의 일부이다.

눈벽 대체 과정
기상학적 현상
2003년 9월 12일의 허리케인 이사벨. 눈벽 대체 주기가 진행 중이다.
정의	강렬한 열대 저기압의 눈 주위에서 일어나는 기상학적 과정
설명	원래의 눈벽이 약화되거나 대체되는 현상 새로운 눈벽이 형성되어 원래의 눈벽을 대체함
풍속	'' (최소)
눈벽 대체 주기
다른 이름	동심원 눈벽 주기
설명	강한 열대 저기압에서 발생하는 자연적인 과정 바깥쪽 눈벽이 안쪽 눈벽을 대체하는 과정
시작 조건	최대 풍속 반경 바깥쪽에 강수 밴드가 조직화됨 고리 모양의 대류가 발달하여 바깥쪽 눈벽이 됨
결과	바깥쪽 눈벽이 수축하면서 안쪽 눈벽을 약화시킴 폭풍의 최대 풍속이 일시적으로 감소함 전체 폭풍 크기가 커짐
빈도	강한 허리케인에서 흔히 관찰됨
강도 변화	일반적으로 폭풍의 강도를 약화시킴 전체 폭풍 크기를 증가시킴
기간	12시간에서 수일
눈벽
정의	열대 저기압의 눈을 둘러싼 지역
특징	가장 강한 뇌우와 바람이 있는 곳 강수량이 매우 높음
다중 눈벽
설명	드물게 눈벽이 두 개 또는 세 개가 겹쳐서 나타나는 현상 허리케인 줄리엣에서 관측됨
중요성
폭풍 강도 예측	눈벽 대체 주기를 이해하면 폭풍의 강도 변화를 예측하는 데 도움이 됨
역사
최초 분석	1987년, 천산민에 의해 태풍의 동심원 이중 눈 구조와 강도에 대한 분석이 이루어짐
참고 자료
관련 연구	Kossin and Sitkowski (2009): 허리케인에서 2차 눈벽 형성을 식별하기 위한 객관적인 모델 개발 Sitkowski and Kossin (2011): 허리케인 눈벽 대체 주기 동안의 강도 및 구조 변화 연구 Cheung, A.A., Slocum, C.J., Knaff, J.A., & Razin, M.N. (2024). 이차 눈벽 형성의 진행 과정 기록. Weather and Forecasting, 39(1), 19-40.

2. 역사

1956년 태풍 사라와 1960년 허리케인 도나에서 눈벽 대체 현상이 처음 관측된 이후, 과학자들은 이 현상을 연구하기 시작했다. 초기에는 이 현상을 이용하여 허리케인의 세력을 약화시킬 수 있다는 가설이 제기되었고, 이를 바탕으로 프로젝트 스톰퓨리가 진행되었다.

프로젝트 스톰퓨리에 관한 자세한 내용은 하위 섹션에서 다루고 있으므로, 여기서는 간략하게 언급하고 넘어가도록 한다.

2. 1. 초기 관측

1956년 태풍 사라에서 동심원 형태의 눈벽이 처음으로 관측되었는데, 당시 태풍 관측대원은 이를 "태풍의 눈 속의 눈"이라고 묘사했다.^[38] 정찰기는 태풍 사라의 안쪽 눈벽이 직경 약 6km이고, 바깥쪽 눈벽은 직경 약 28km인 것을 관측했다. 8시간 후 다시 비행했을 때 안쪽 눈벽은 사라졌고, 바깥쪽 눈벽은 직경이 약 16km로 줄어들었으며, 태풍의 세기는 다소 약해졌다.^[38]

그다음으로 동심원형 눈벽이 관측된 것은 1960년 허리케인 도나였다.^[39] 정찰기 레이더는 낮은 고도에서는 10km, 대류권 경계 근처의 높은 고도에서는 21km에 달하는 다양한 직경의 눈벽을 관측했다. 두 눈벽 사이에는 910m에서 7600m까지 수직으로 맑게 갠 영역이 있었다. 약 910m 고도에 있는 구름은 성층권의 수평한 동심원형 롤처럼 보였다. 바깥쪽 눈벽은 고도 약 14000m까지 닿았지만, 안쪽 눈벽은 9100m 고도까지만 닿아 있었다. 동심형 눈벽을 확인한 지 12시간 후, 안쪽 눈벽은 소멸했다.^[39]

1967년 허리케인 뷸라는 눈벽 대체 과정의 처음부터 끝까지를 전부 관측한 최초의 열대 저기압이다.^[40] 이전까지는 동심형 눈벽을 항공기를 통해서만 관측했지만, 푸에르토리코의 육상 레이더가 처음으로 34시간 연속 허리케인 뷸라를 관측했으며, 이 기간 동안 이중 눈벽이 형성되고 소멸되는 과정을 볼 수 있었다. 뷸라는 눈벽 대체 과정을 겪기 직전에 최대 세기였으며, 당시에는 눈벽 대체 과정 이후 세력이 약해지는 것이 "우연 이상의 상관관계가 있다"고 생각했다.^[40] 이전에도 눈벽 대체 과정을 겪은 저기압은 세력이 약해진다는 관측 결과가 있었지만, 왜 약해지는지에 대한 명확한 이론은 없었다.^[38]

2. 2. 프로젝트 스톰퓨리

프로젝트 스톰퓨리는 미국 정부가 1962년부터 1983년까지 운영한 프로젝트로, 아이오딘화 은을 이용하여 인공강우를 유도해 열대 저기압의 세력을 인위적으로 약화시키려는 시도였다.^[42]

1956년 태풍 사라와 1960년 허리케인 도나에서 동심원 모양의 눈벽이 관측된 이후, 과학자들은 허리케인의 눈벽 바깥쪽에 '강우핵'을 뿌려 인위적으로 비를 내리게 하면 허리케인의 세력을 약화시킬 수 있다고 생각했다.^[41]

아이오딘화 은이 폭풍우 속의 과냉각된 물을 얼게 만들어 허리케인의 내부 구조를 파괴한다는 가설을 바탕으로, 대서양의 여러 허리케인을 상대로 인공강우 실험이 진행되었다. 그러나 실제로는 대부분의 허리케인에서 인공강우가 가능할 정도로 과냉각된 물이 충분하지 않다는 사실이 밝혀졌다.^[41] 또한, 인공강우를 실시하지 않은 허리케인에서도 동일한 눈벽 대체 과정이 일어난다는 사실이 발견되면서, 스톰퓨리 프로젝트의 성공 가능성에 대한 의문이 제기되었다.^[42]

1971년 마지막 시험 비행 이후, 인공강우 실험 대상 허리케인 부족과 NOAA 함대 운용 변화로 인해 프로젝트 스톰퓨리는 1983년에 공식적으로 폐기되었다. 허리케인 약화라는 목표는 실패했지만, 프로젝트를 통해 얻은 관측 데이터와 폭풍 수명 연구는 기상학자들의 허리케인 이동 및 세력 예측 능력을 향상시키는 데 기여했다.^[41]

3. 2차 눈벽

1956년 태풍 사라는 처음으로 동심원 모양의 눈벽이 관측된 열대 저기압으로, 당시 태풍 관측대원은 "태풍의 눈 속의 눈"이라고 묘사했다.^[38] 정찰기 관측 결과, 안쪽 눈벽은 직경 약 6km, 바깥쪽 눈벽은 직경 약 28km였다. 8시간 후, 안쪽 눈벽은 사라졌고 바깥쪽 눈벽은 직경이 약 16km로 줄었으며, 최대지속풍속과 태풍의 세기는 다소 약해졌다.^[38] 1960년 허리케인 도나에서도 동심원형 눈벽이 관측되었다.^[39] 정찰기 레이더는 저고도에서 10km, 대류권 경계 근처 고고도에서 21km 직경의 눈벽을 관측했다. 두 눈벽 사이에는 910m에서 7600m까지 수직으로 열린 맑은 영역이 있었다. 약 910m 저고도의 구름은 성층권의 수평한 동심원형 롤처럼 보였다. 바깥쪽 눈벽은 약 14000m 고도까지 닿았지만, 안쪽 눈벽은 9100m 고도까지만 닿았다. 12시간 후 안쪽 눈벽은 소멸했다.^[39]

1967년 허리케인 뷸라는 눈벽 대체 과정의 처음부터 끝까지를 전부 관측한 최초의 열대 저기압이다.^[40] 이전에는 동심형 눈벽을 항공기로만 관측했으나, 푸에르토리코의 육상 레이더로 34시간 연속 허리케인 뷸라를 관측하여 2중 눈벽의 형성 및 소멸 과정을 관찰했다. 뷸라는 눈벽 대체 과정 직전 최대 세기였으며, 당시에는 눈벽 대체 과정 이후 세력이 약해지는 것이 "우연 이상의 상관관계가 있다"고 생각했다.^[40] 이전에도 눈벽 대체 과정을 겪은 저기압은 세력이 약해졌지만, 그 원인에 대한 명확한 이론은 없었다.^[38]

3. 1. 식별

허리케인 분석가들은 위성 또는 레이더 이미지를 통해 강화된 대류를 가진 두 개의 동심원 고리가 있는지 확인하여 2차 눈벽의 존재를 정성적으로 식별할 수 있다. 바깥쪽 눈벽은 거의 원형이며 안쪽 눈벽과 동심원을 이룬다.^[43] 하지만 2차 눈벽에 대한 객관적인 정의가 없기 때문에 정량적인 분석은 더 어렵다. 코신 등의 연구진은 바깥쪽 눈벽이 안쪽 눈벽과 눈에 띄게 떨어져 있어야 하며, 구름이 없는 해자 같은 영역이 75% 이상 닫혀 있어야 한다고 정의했다.^[43]

태풍 개미가 타이완 북동부 해안에 접근하면서 눈벽 대체 과정을 겪고 있는 마이크로파 위성 이미지

3. 2. 육지와의 상호작용

1956년 태풍 사라는 동심원 모양의 눈벽이 처음으로 관측된 열대 저기압으로, 당시 태풍 관측대원은 이를 "태풍의 눈 속의 눈"이라고 묘사했다.^[38] 정찰기를 통해 관측한 결과, 안쪽 눈벽은 직경이 약 6km, 바깥쪽 눈벽은 약 28km였다. 8시간 후 다시 비행했을 때 안쪽 눈벽은 사라졌고 바깥쪽 눈벽은 직경이 약 16km로 줄어들었으며, 최대지속풍속과 태풍의 세기는 다소 약해졌다.^[38]

1960년 허리케인 도나에서도 동심원형 눈벽이 관측되었다.^[39] 정찰기의 레이더는 다양한 직경의 눈벽을 관측했는데, 저고도에서는 10km, 대류권 경계 근처 고고도에서는 21km였다. 두 눈벽 사이에는 910m에서 7,600m까지 수직으로 열려 있는 맑은 영역이 있었다. 약 910m 저고도에 있는 구름은 성층권의 수평한 동심원형 롤처럼 보였다. 바깥쪽 눈벽은 고도 약 14,000m까지 닿아 있었지만, 안쪽 눈벽은 9,100m 고도까지만 닿아 있었다. 동심형 눈벽을 확인한 지 12시간 후 안쪽 눈벽은 소멸했다.^[39]

1967년 허리케인 뷸라는 눈벽 대체 과정의 처음부터 끝까지를 전부 관측한 최초의 열대 저기압이다.^[40] 이전까지는 동심형 눈벽을 항공기를 통해서만 관측했지만, 푸에르토리코의 육상레이더가 처음으로 34시간 연속 허리케인 뷸라를 관측하여 이 기간 2중 눈벽이 형성되고 소멸되는 과정을 볼 수 있었다. 뷸라는 눈벽 대체 과정을 겪기 직전에 최대 세기였으며, 당시에는 눈벽 대체 과정 이후 세력이 약해지는 것이 "우연 이상의 상관관계가 있다"고 생각했다.^[40] 이전에도 눈벽 대체 과정을 겪은 저기압은 세력이 약해진다는 관측 결과가 있었지만, 왜 약해지는지에 대한 명확한 이론은 없었다.^[38]

3. 3. 통계

과거 관측 자료를 바탕으로 눈벽 대체 현상의 발생 빈도와 강도와의 관계를 통계적으로 분석한 결과, 더 강한 열대 저기압일수록 2차 눈벽이 형성될 확률이 높다는 점이 밝혀졌다.^[38]^[39]^[40]

1956년 태풍 사라는 동심원 모양의 눈벽이 처음으로 관측된 열대 저기압이었다. 당시 태풍 관측대원은 이 현상을 "태풍의 눈 속의 눈"이라고 묘사했다.^[38] 정찰기 관측 결과, 안쪽 눈벽은 직경이 약 6km였고, 바깥쪽 눈벽은 직경이 약 28km였다. 8시간 후, 안쪽 눈벽은 사라졌고 바깥쪽 눈벽은 직경이 약 16km로 줄어들었으며, 최대지속풍속과 태풍의 세기는 다소 약해졌다.^[38]

1960년 허리케인 도나는 동심원형 눈벽이 관측된 다음 저기압이었다.^[39] 정찰기 레이더 관측 결과, 저고도에서는 10km, 대류권 경계 근처 고고도에서는 21km에 달하는 다양한 직경의 눈벽이 확인되었다. 두 눈벽 사이에는 910m에서 7600m까지 수직으로 열려 있는 맑은 영역이 있었다. 약 910m 저고도에 있는 구름은 성층권의 수평한 동심원형 롤처럼 보였다. 바깥쪽 눈벽은 고도 약 14000m까지 닿아 있었지만, 안쪽 눈벽은 9100m 고도까지만 닿아 있었다. 동심형 눈벽을 확인한 지 12시간 후, 안쪽 눈벽은 소멸했다.^[39]

1967년 허리케인 뷸라는 눈벽 대체 과정의 처음부터 끝까지를 전부 관측한 최초의 열대 저기압이다.^[40] 이전까지는 동심형 눈벽을 항공기를 통해서만 관측했지만, 푸에르토리코의 육상 레이더를 통해 34시간 연속 허리케인 뷸라를 관측하면서 2중 눈벽이 형성되고 소멸되는 과정을 확인할 수 있었다. 뷸라는 눈벽 대체 과정을 겪기 직전에 최대 세기였으며, 당시에는 눈벽 대체 과정 이후 세력이 약해지는 것이 "우연 이상의 상관관계가 있다"고 생각했다.^[40] 이전에도 눈벽 대체 과정을 겪은 저기압은 세력이 약해진다는 관측 결과가 있었지만, 그 이유에 대한 명확한 이론은 없었다.^[38]

3. 4. 다중 눈벽

1956년 태풍 사라는 동심원 모양의 눈벽이 처음으로 관측된 열대 저기압으로, 당시 태풍 관측대원은 "태풍의 눈 속의 눈"이라고 묘사했다.^[38] 정찰기 관측 결과, 안쪽 눈벽은 직경 약 6km, 바깥쪽 눈벽은 직경 약 28km였다. 8시간 후 재관측했을 때 안쪽 눈벽은 사라졌고, 바깥쪽 눈벽은 직경이 약 16km로 줄었으며, 최대지속풍속과 태풍의 세기는 다소 약해졌다.^[38]

두 개 이상의 이차 눈벽이 동시에 형성되는 것은 드문 현상이며, 이를 '삼중 눈벽'이라고 한다. 태풍 준 (1975)은 삼중 눈벽이 최초로 보고된 사례이며,^[5] 허리케인 줄리엣과 아이리스 (2001)도 이러한 사례로 기록되었다.^[6]^[14]

4. 2차 눈벽 형성

1956년 태풍 사라에서 동심원 모양의 눈벽이 처음 관측된 이후,^[38] 2차 눈벽 형성은 열대 저기압 연구의 중요한 주제가 되었다. 초기에는 2차 눈벽이 드문 현상으로 여겨졌으나, 정찰기와 위성 관측 기술의 발달로 대부분의 강한 열대 저기압에서 2차 눈벽이 형성된다는 사실이 밝혀졌다.^[15]^[16]

1967년 허리케인 뷸라는 눈벽 대체 과정의 처음부터 끝까지를 전부 관측한 최초의 열대 저기압이다.^[40] 푸에르토리코의 육상 레이더를 통해 2중 눈벽이 형성되고 소멸되는 과정이 34시간 동안 연속적으로 관측되었다. 뷸라는 눈벽 대체 과정을 겪기 직전에 최대 세기였으며, 이 과정 이후 세력이 약해지는 현상이 관찰되었다.^[40]

2차 눈벽 형성의 원인을 설명하기 위해 다양한 가설들이 제시되었으며, 현재까지의 연구 결과를 종합하면 다음과 같다. (자세한 내용은 하위 문단 참조)

4. 1. 초기 가설

1946년 초, 과냉각된 물이 있는 구름에 드라이아이스나 아이오딘화 은을 흩뿌리면 물방울 일부가 얼음이 되어 베게너-베르게론-핀더슨 과정을 거쳐 비가 되고, 강수량이 증가하면 폭풍은 약해진다는 사실이 알려졌다.^[41] 1960년대 초까지만 해도 허리케인의 눈벽은 불안정하고 구름에는 과냉각된 물이 많다는 것이 정설이었다. 그래서 폭풍 바깥쪽 눈벽에 '강우핵'을 뿌리면 더 많은 잠열이 방출되어 눈벽이 커지고, 각운동량 보존을 위해 최대풍속이 줄어들어 인위적으로 열대 저기압의 세력을 약화시킬 수 있다고 생각했다.^[41]

열대 강우 관측 위성의 이미지는 허리케인 프랜시스에서 눈벽 대체 주기의 시작을 보여준다.

이러한 가설을 바탕으로 프로젝트 스톰퓨리가 시작되었으나, 실제로는 대부분의 허리케인에 인공강우가 가능할 정도로 과냉각된 물이 많지 않다는 사실이 밝혀졌다.^[41] 또한, 인공강우를 하지 않은 허리케인에서도 눈벽 대체 과정이 똑같이 일어난다는 사실이 밝혀지면서 스톰퓨리 프로젝트는 실패로 끝났다.^[42]

눈벽 대체 주기가 자연적으로 발생한다는 사실이 밝혀지면서, 그 원인을 규명하려는 노력이 활발하게 이루어졌다. 초기에는 여러 가설이 제시되었는데, 1980년 허리케인 앨런이 아이티의 산악 지대를 지나면서 동시에 2차 눈벽이 발달한 것을 바탕으로 호킨스(Hawkins)는 2차 눈벽이 지형적 강제에 의해 발생했을 수 있다고 주장했다.^[18] 윌러비(Willoughby)는 관성 주기와 비대칭 마찰 사이의 공명 현상이 2차 눈벽의 원인일 수 있다고 제안했다.^[19] 그러나 이후 연구와 관측을 통해 외부 눈벽이 육지의 영향이 없는 지역에서도 발달할 수 있다는 사실이 밝혀지면서 이러한 가설들은 기각되었다.

이후 종관 규모의 특징과 2차 눈벽 대체 사이의 연관성을 시사하는 가설들이 제시되었다. 열대 교란이 열대 저기압으로 급격히 발달하기 전에 반경 방향으로 안쪽으로 이동하는 파동형 교란이 관찰되었고, 이러한 종관 규모의 내부 강제가 2차 눈벽을 유발할 수 있다는 가설이 제기되었다.^[20] 또한, 바람 유도 표면 열 교환(WISHE)이 2차 눈벽을 생성하는 방법으로 제안되기도 했다.^[23] 그러나 이후 연구에서는 WISHE가 교란을 증폭시키는 데는 필요하지만, 교란을 생성하는 데는 필요하지 않다는 사실이 밝혀졌다.^[17]

4. 2. 종관 규모 특징과의 연관성

눈벽 대체 주기가 자연적으로 발생한다는 사실이 밝혀지면서, 그 원인을 규명하려는 노력이 활발하게 이루어졌다. 초기에는 지형적 요인이나 관성 주기와 마찰 간의 공명 현상 등이 원인으로 제시되기도 했지만,^[18]^[19] 이후 연구를 통해 외부 눈벽이 육지의 영향 없이도 발달할 수 있다는 사실이 밝혀졌다.

종관 규모의 특징과 2차 눈벽 대체 사이의 연관성을 시사하는 여러 가설이 존재한다. 열대 교란이 열대 저기압으로 급격히 발달하기 전, 안쪽으로 이동하는 파동형 교란이 관찰되기도 한다. 이러한 종관 규모의 내부 강제가 2차 눈벽을 유발할 수 있다는 가설이 제기되었다.^[20] 종관 규모의 강제와 관련된 열대 저기압의 급격한 심화 현상이 여러 폭풍에서 관찰되었지만,^[21] 2차 눈벽 형성에 필수적인 조건은 아닌 것으로 밝혀졌다.^[17] 바람 유도 표면 열 교환(WISHE)은 더 강한 해양-대기 열 플럭스가 더 강한 대기 순환을 유발하고, 이는 다시 강한 열 플럭스를 발생시키는 양의 되먹임 메커니즘이다.^[22] WISHE는 2차 눈벽을 생성하는 방법으로 제안되었으나,^[23] 이후 연구에서는 WISHE가 교란을 증폭시키는 데는 필요하지만, 교란을 생성하는 데는 필요하지 않다는 사실이 밝혀졌다.^[17]

4. 3. 소용돌이 로스비파 가설

소용돌이 로스비파 가설에서 파동은 내부 소용돌이로부터 방사상으로 바깥쪽으로 이동한다. 파동은 외부 흐름과 일치하는 방사 속도에 따라 달라지는 반경에서 각운동량을 증폭시킨다. 이 지점에서 두 흐름은 위상이 고정되어 파동이 합쳐져 이차적인 눈벽을 형성하게 된다.^[17]

4. 4. β-스커트 축대칭화 가설

β-스커트 축대칭화(BSA)는 이차 눈의 발달을 앞둔 열대 저기압에서 나타나는 현상이다. 이 현상은 눈 벽에서 약 50km에서 100km 떨어진 지점까지 β(베타, 환경의 수직 와도에 대한 공간적 변화)가 감소하지만, 0 이상인 값을 갖는 영역, 즉 β-스커트에서 발생한다. 이 영역에는 작지만 중요한 β가 존재하며, 스커트 바깥쪽에서는 β가 사실상 0이다.^[17]

대류 유효 위치 에너지(CAPE)는 공기 덩어리가 대기를 통해 특정 거리를 수직으로 이동했을 때 갖는 에너지의 양을 나타낸다. β-스커트에 높은 CAPE 영역이 존재하면, 강한 대류가 발생하여 와도와 난류 운동 에너지를 생성한다. 이 에너지는 폭풍 주변의 제트 형태로 확대되고, 저고도 제트는 확률적 에너지를 눈 주위의 거의 축대칭적인 고리로 집중시킨다. 저고도 제트가 형성되면, WISHE와 같은 양의 피드백 순환이 초기 섭동을 이차 눈 벽으로 증폭시킬 수 있다.^[17]^[25]

5. 내부 눈벽의 소멸

1956년 태풍 사라에서 동심원 모양의 눈벽이 처음으로 관측되었으며, 당시 태풍 관측대원은 "태풍의 눈 속의 눈"이라고 묘사했다.^[38] 1960년 허리케인 도나에서도 정찰기의 레이더를 통해 다양한 직경의 눈벽과 두 눈벽 사이의 맑은 영역이 관측되었다.^[39]

1967년 허리케인 뷸라는 눈벽 대체 과정의 처음부터 끝까지를 전부 관측한 최초의 열대 저기압이다.^[40] 푸에르토리코의 육상 레이더를 통해 34시간 연속 허리케인 뷸라를 관측하여 2중 눈벽이 형성되고 소멸되는 과정을 볼 수 있었다. 뷸라는 눈벽 대체 과정을 겪기 직전에 최대 세기였으며, 당시에는 눈벽 대체 과정 이후 세력이 약해지는 것이 "우연 이상의 상관관계가 있다"고 생각했다.^[40]

매우 큰 외부 눈벽을 가진 일부 열대 저기압은 외부 눈의 수축과 그에 따른 내부 눈의 소멸을 경험하지 않는다. 태풍 위니 (1997)는 200nmi의 직경을 가진 외부 눈벽을 형성했는데, 해안선에 도달할 때까지 소멸되지 않았다.^[27] 눈벽이 붕괴되는 데 필요한 시간은 눈벽의 직경에 반비례한다.^[28]

5. 1. 역학적 과정

외부 눈벽이 형성되면 내부 눈벽을 유지하는 데 필요한 수분과 각운동량이 외부 눈벽을 유지하는 데 사용되어 내부 눈벽이 약화되고 소멸된다. 이로 인해 열대 저기압은 이전보다 직경이 더 큰 눈 하나만 남게 된다.^[38]

내부 및 외부 눈벽 사이의 해자 영역에서는 높은 온도와 이슬점 저하가 관측된다. 눈벽은 관성 불안정성으로 인해 수축하며,^[28] 대류 영역이 최대 풍속 반경 외부에 위치하면 눈벽 수축이 발생한다. 외부 눈벽이 형성된 후 해자 영역에서 침강이 빠르게 증가한다.^[26]

내부 눈벽이 소멸되면 폭풍이 약해진다. 중심 기압은 상승하고 최대 지속 풍속은 감소한다. 이러한 열대 저기압의 강도 급변은 눈벽 교체 주기의 전형적인 특징이다.^[26]

해자에서는 건조한 하강 기류가 존재한다. 해자 영역의 역학은 눈과 유사하며, 외부 눈벽은 주 눈벽의 역학을 띤다. 눈의 수직 구조는 두 개의 층으로 나뉜다. 더 큰 층은 대류권계면 꼭대기에서 약 700hPa 주변의 덮개 층까지이며, 하강하는 따뜻한 공기로 설명된다. 덮개 층 아래에서는 공기가 습하고 층적운이 존재하며 대류가 일어난다. 해자는 점차 눈의 특성을 띠게 되며, 대부분의 유입이 외부 눈벽을 유지하는 데 사용됨에 따라 내부 눈벽은 강도만 소멸될 수 있다. 내부 눈은 결국 해자와 눈 속의 주변 건조 공기에 의해 따뜻해지면서 증발한다. 외부 눈벽이 내부 눈을 완전히 둘러싸면 내부 눈벽이 완전히 소멸되는 데 12시간 미만이 걸린다는 것이 모델과 관측을 통해 밝혀졌다. 내부 눈벽은 증발하기 전에 주로 눈의 하단 부분의 습한 공기를 공급한다.^[29]

5. 2. 강도 변화

1956년 태풍 사라에서 동심원 모양의 눈벽이 처음 관측되었는데, 당시 관측 대원은 이를 "태풍의 눈 속의 눈"이라고 묘사했다.^[38] 이후 허리케인 도나에서도 동심원형 눈벽이 관측되었다.^[39]

허리케인 뷸라는 눈벽 대체 과정을 처음부터 끝까지 전부 관측한 최초의 열대 저기압이다.^[40] 이전에는 항공기를 통해서만 동심원형 눈벽을 관측했지만, 푸에르토리코의 육상 레이더를 통해 뷸라의 이중 눈벽 형성 및 소멸 과정을 34시간 연속 관측할 수 있었다. 뷸라는 눈벽 대체 과정 직전에 최대 세기였으며, 이 과정 이후 세력이 약해지는 것이 관측되었다.^[40]

2차 눈벽이 내부 눈벽을 완전히 둘러싸면 열대 저기압 역학에 영향을 미치기 시작한다. 허리케인은 높은 해수면 온도로 유지되는데, 외부 눈벽이 형성되면 내부 눈벽 유지에 필요한 수분과 각운동량이 외부 눈벽을 유지하는 데 사용되어 내부 눈이 약화되고 소멸된다. 이로 인해 열대 저기압은 이전보다 직경이 더 큰 눈 하나만 남게 된다.

내부 및 외부 눈벽 사이의 해자 영역에서는 높은 온도와 이슬점 저하가 관측된다. 눈벽은 관성 불안정성으로 인해 수축되며,^[28] 외부 눈벽이 형성된 후 해자 영역에서 침강이 빠르게 증가한다.^[26]

내부 눈벽이 소멸되면 폭풍이 약해진다. 중심 기압이 상승하고 최대 지속 풍속이 감소하는데, 이는 눈벽 교체 주기의 전형적인 특징이다.^[26] 해자 전체 수직 층에는 건조한 하강 기류가 존재한다. 해자 영역의 역학은 눈과 유사하며, 외부 눈벽은 주 눈벽의 역학을 띤다. 내부 눈은 결국 해자와 눈 속의 주변 건조 공기에 의해 따뜻해지면서 증발한다. 외부 눈벽이 내부 눈을 완전히 둘러싸면 내부 눈벽이 완전히 소멸되는 데 12시간 미만이 걸린다.^[29]

5. 3. 소멸 시간

1956년 태풍 사라에서 동심원 모양의 눈벽이 처음 관측되었는데, 당시 관측 대원은 이를 "태풍의 눈 속의 눈"이라고 묘사했다.^[38] 정찰 결과 안쪽 눈벽은 직경이 약 6 km, 바깥쪽 눈벽은 약 28 km였으나, 8시간 후 안쪽 눈벽은 사라지고 바깥쪽 눈벽은 직경이 약 16 km로 줄어들었다.^[38] 허리케인 도나에서도 비슷한 현상이 관측되었는데, 12시간 후 안쪽 눈벽이 소멸했다.^[39]

허리케인 뷸라는 눈벽 대체 과정을 처음부터 끝까지 관측한 최초의 사례이다.^[40] 푸에르토리코의 육상 레이더를 통해 34시간 동안 2중 눈벽의 형성과 소멸 과정을 관측할 수 있었다.^[40]

2차 눈벽이 내부 눈벽을 완전히 둘러싸면, 내부 눈벽은 수분과 각운동량 부족으로 약화되어 소멸된다. 이로 인해 열대 저기압은 더 큰 직경의 눈 하나만 남게 된다. 내부 눈벽과 외부 눈벽 사이의 해자 영역에서는 높은 온도와 이슬점 저하가 관측된다.^[28]

내부 눈벽이 소멸되면 중심 기압이 상승하고 최대 지속 풍속이 감소하여 폭풍이 약해진다. 이러한 강도 변화는 눈벽 교체 주기의 전형적인 특징이다.^[26] 외부 눈벽이 내부 눈을 완전히 둘러싸면 내부 눈벽이 완전히 소멸하는 데 12시간 미만이 걸린다.^[29] 내부 눈은 주로 눈 하단 부분의 습한 공기를 공급하다가 증발한다.^[29]

태풍 위니 (1997)와 같이 매우 큰 외부 눈벽을 가진 경우, 외부 눈의 수축과 내부 눈의 소멸이 일어나지 않을 수 있다.^[27] 눈벽이 붕괴되는 시간은 눈벽 직경에 반비례한다.^[28]

5. 4. 해자 영역의 특성

사이클론 파일린의 마이크로파 통과 사진으로, 내부 눈벽과 외부 눈벽 사이의 해자 영역을 보여준다.

이 해자 영역에서는 강하산을 이용한 관측 결과, 높은 온도와 이슬점 저하 현상이 나타났다. 눈벽은 관성 불안정성 때문에 수축한다.^[28] 대류 영역이 최대 풍속 반경 바깥에 위치하면 눈벽 수축이 일어난다. 외부 눈벽이 형성된 후에는 해자 영역에서 침강 현상이 빠르게 증가한다.^[26]

해자 전체 수직층에는 건조한 하강 기류가 존재한다. 해자 영역의 역학은 눈과 비슷하며, 외부 눈벽은 주 눈벽의 역학을 띤다. 눈의 수직 구조는 두 개의 층으로 나뉜다. 가장 큰 층은 대류권계면 꼭대기에서 약 700hPa 주변의 덮개 층까지이며, 하강하는 따뜻한 공기로 설명된다. 덮개 층 아래에서는 공기가 습하고 층적운이 존재하며 대류가 일어난다. 해자는 점차 눈의 특성을 띠게 되며, 대부분의 유입이 외부 눈벽을 유지하는 데 사용되면서 내부 눈벽은 강도가 약해져 소멸될 수 있다. 내부 눈은 결국 해자와 눈 속의 주변 건조한 공기에 의해 따뜻해지면서 증발한다. 모델 및 관측에 따르면 외부 눈벽이 내부 눈을 완전히 둘러싸면 내부 눈벽이 완전히 소멸되는 데 12시간 미만이 걸린다. 내부 눈벽은 증발하기 전에 주로 눈 하단 부분의 습한 공기를 공급한다.^[29]

6. 환형 저기압으로 진화

눈벽 대체 과정을 거치면, 열대 저기압은 고리 모양의 환형 저기압으로 발달할 수 있다는 가설이 있다. 2019년 태풍 우딥과 1997년 태풍 위니는 이러한 과정을 거쳐 환형 열대 저기압으로 변한 대표적인 사례이다.^[44]

6. 1. 환형 저기압의 특징

고리 모양의 환형 열대 저기압은 더 크고 원형이며 대칭인 하나의 눈벽을 가지고 있다. 관측에 따르면 눈벽 대체 과정은 환형 저기압으로 발달을 유도할 수도 있다. 일부 허리케인은 눈벽 대체 과정 없이도 환형 허리케인으로 발달하기도 하지만, 제2의 눈벽 형성을 유도하는 역학이 환형 눈의 발달에 필요한 역학과 유사할 수 있다는 가설이 제기되었다.^[43] 태풍 우딥과 태풍 위니는 저기압이 눈벽 대체 과정을 거친 후 환형 열대 저기압으로 바뀐 대표적인 사례이다.^[44] 환형 저기압은 눈벽 대체 주기 과정에서 시뮬레이션할 수도 있다. 이 시뮬레이션에서는 주요 강우대가 서로 겹치도록 강해지다가 나선형으로 합쳐지며 하나의 동심원 모양 눈벽으로 만들어진다. 안쪽 눈벽은 이 과정에서 소멸되며 저기압에선 강우대가 없는 하나의 거대한 큰 눈만 남게 된다.

6. 2. 환형 저기압으로의 전환 사례

고리 모양의 환형 열대 저기압은 더 크고 원형으로 대칭인 하나의 눈벽을 가지고 있다. 관측에 따르면 눈벽 대체 과정은 환형 저기압으로 발달을 유도할 수도 있다. 일부 허리케인은 눈벽 대체 과정 없이도 환형 허리케인으로 발달하기도 하지만, 제2의 눈벽 형성으로 이어지는 역학이 환형 눈의 발달에 필요한 역학과 유사할 수 있다는 가설이 제기되었다.^[43] 2019년 태풍 우딥과 1997년 태풍 위니는 저기압이 눈벽 대체 과정을 거친 후 환형 열대 저기압으로 바뀐 대표적인 사례이다.^[44] 환형 저기압은 눈벽 대체 주기 과정에서 시뮬레이션할 수도 있다. 이 시뮬레이션에서는 주요 강우대가 서로 겹치도록 강해지다가 나선형으로 합쳐지며 하나의 동심원 모양 눈벽으로 만들어진다. 안쪽 눈벽은 이 과정에서 소멸되며 저기압에선 강우대가 없는 하나의 거대한 큰 눈만 남게 된다.

참조

_[1] 논문 Documenting the Progressions of Secondary Eyewall Formations
_[2] 논문 An Objective Model for Identifying Secondary Eyewall Formation in Hurricanes
_[3] 논문 Intensity and Structure Changes during Hurricane Eyewall Replacement Cycles 2011-06-03
_[4] 웹사이트 Frequently Asked Questions: What are "concentric eyewall cycles" (or "eyewall replacement cycles") and why do they cause a hurricane's maximum winds to weaken? http://www.aoml.noaa[...] "[[NOAA]]" 2006-12-14
_[5] 논문 Preliminary analysis on the structure and intensity of concentric double-eye typhoons
_[6] 논문 Triple Eyewall in Hurricane Juliette
_[7] 웹사이트 Hurricane Iris TCR (2001) https://www.nhc.noaa[...] 2001-10-30
_[8] 논문 Typhoon Sarah, 1956
_[9] 논문 Weather Note: The "Double Eye" of Hurricane Donna
_[10] 논문 Some Aspects of the Radar Structure of Hurricane Beulah on September 9, 1967
_[11] 논문 Project STORMFURY: A Scientific Chronicle 1962–1983
_[12] 웹사이트 History of Project Stormfury http://www.aoml.noaa[...] "[[Hurricane Research Division]]" 2006-06-08
_[13] 간행물 Hurricane Katrina's eyewall replacement cycle over the northern Gulf and accompanying double eyewalls at landfall: A key to the storm's huge size and devastating impact over a three-state coastal region http://ams.confex.co[...] 2008-05-02
_[14] 웹사이트 Hurricane Iris TCR (2001) https://www.nhc.noaa[...] 2001-10-30
_[15] 논문 Concentric Eye Walls, Secondary Wind Maxima, and The Evolution of the Hurricane vortex
_[16] 논문 Tropical cyclone multiple eyewall characteristics
_[17] 논문 Secondary eyewall formation in two idealized, full-physics modeled hurricanes
_[18] 논문 Hurricane Allen and island obstacles
_[19] 논문 Forced Secondary Circulations in Hurricanes
_[20] 논문 Evolution of the surface wind field in an intensifying tropical cyclone
_[21] 논문 External influences on hurricane intensity. Part I: Outfoow layer eddy angular momentum fluxes
_[22] 웹사이트 Wind-induced surface heat exchange http://amsglossary.a[...] 2010-03-07
_[23] 논문 A numerical study of the genesis of concentric eyewalls in hurricanes
_[24] 웹사이트 Vortex Rossby Wave Theory and Literature http://www.atmos.ucl[...] 2009-12-01
_[25] 논문 Tropical Cyclone Structure (TCS08) Field Experiment Science Basis, Observational Platforms, and Strategy http://www.wmo.int/p[...]
_[26] 논문 Some dynamical aspects of tropical cyclone concentric eyewalls
_[27] 논문 A Tropical Cyclone with a Very Large Eye
_[28] 논문 The Response of Balanced Hurricanes to Local Sources of Heat and Momentum
_[29] 논문 Hurricane intensity and eyewall replacement
_[30] 논문 Objective identification of annular hurricanes
_[31] 논문 From concentric eyewall to annular hurricane: A numerical study with the cloud-resolved WRF model
_[32] 논문 Intensity and Structure Changes during Hurricane Eyewall Replacement Cycles 2011-06-03
_[33] 웹인용 Frequently Asked Questions: What are "concentric eyewall cycles" (or "eyewall replacement cycles") and why do they cause a hurricane's maximum winds to weaken? http://www.aoml.noaa[...] "[[NOAA]]" 2006-12-14
_[34] 논문 Concentric Eye Walls, Secondary Wind Maxima, and The Evolution of the Hurricane vortex
_[35] 논문 Preliminary analysis on the structure and intensity of concentric double-eye typhoons
_[36] 저널 Triple Eyewall in Hurricane Juliette
_[37] 웹인용 Hurricane Iris TCR (2001) https://www.nhc.noaa[...] 2001-10-30
_[38] 저널 Typhoon Sarah, 1956
_[39] 저널 Weather Note: The "Double Eye" of Hurricane Donna
_[40] 저널 Some Aspects of the Radar Structure of Hurricane Beulah on September 9, 1967
_[41] 저널 Project STORMFURY: A Scientific Chronicle 1962–1983
_[42] 웹인용 History of Project Stormfury http://www.aoml.noaa[...] Hurricane Research Division 2006-06-08
_[43] 저널 An Objective Model for Identifying Secondary Eyewall Formation in Hurricanes
_[44] 저널 Objective identification of annular hurricanes

본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com