폭풍누적에너지

1. 개요

폭풍누적에너지(ACE)는 열대 저기압의 강도와 지속 시간을 결합하여 계산하는 지표이다. ACE는 1분 최대 풍속을 제곱하여 6시간 간격으로 합산하며, 열대 폭풍 강도(최대 풍속 34kn 이상)일 때만 계산한다. ACE는 한 시즌 동안 발생한 각 열대 폭풍의 ACE 값을 합산하여 산출하며, 대서양, 동태평양, 서태평양, 북인도양 등에서 각기 다른 기준으로 시즌을 분류하는 데 사용된다. 대서양에서는 1899년 산 시리아코 허리케인이, 동태평양에서는 1978년 허리케인 피코가 가장 높은 ACE를 기록했다.

2. 폭풍누적에너지 계산 방법

ACE는 다음과 같은 공식으로 계산된다:

:ACE = 10^-4 Σ v_max²
* v_max는 1분최대풍속을 가리키며, 단위는 10⁴ kt²이다.
* 열대폭풍으로 활동하는 동안에만 6시간 단위로 계산하고, 열대저기압이나 아열대폭풍일 경우에는 계산하지 않는다.
* 운동 에너지는 속도의 제곱에 비례하므로, 일정 시간 당 에너지를 더하면 누적 에너지를 구할 수 있다. 열대폭풍의 지속 기간이 길어지면, 더 많은 값이 누적 에너지에 더해지기 때문에 더 짧은 기간 동안 활동한 강한 허리케인보다 약한 열대폭풍의 ACE가 더 큰 경우가 생긴다. 비록 ACE가 에너지에 비례하는 값이지만, 에너지의 직접적 계산은 아니다 (이동된 공기의 질량, 즉 열대폭풍의 크기까지 감안해야 한다).
* 한 시즌의 ACE는 그 시즌에 발생한 각각의 열대폭풍의 ACE값을 더한 것이므로 이 해에 발생한 열대폭풍 수와 활동 기간을 감안하게 된다.
* 관련된 값에는 허리케인 파괴 퍼텐셜(hurricane destruction potential, HDP)이 있는데, 이는 열대 저기압이 허리케인일 때만 ACE를 계산하는 것이다.
* 폭풍 누적 에너지는 열대 저기압의 추정 최대 지속 풍속이 기록된 6시간 간격으로 열대 폭풍 강도 이상(≥ 34 kn; 63 km/h; 39 mph)일 때의 제곱을 합산하여 계산된다. 합계는 일반적으로 관리하기 쉽도록 10,000으로 나눈다. ACE의 한 단위는 10⁻⁴ kn²와 같으며, 지수로 사용하기 위해 단위를 가정한다. 따라서:

:: $\backslash text\{ACE\}\; =\; 10^\{-4\}\; \backslash sum\; v\_\backslash max^2$ (for $v\_\backslash max$ ≥ 34 kn),

여기서 $v\_\backslash max$는 6시간 간격으로 매듭으로 추정된 지속 풍속이다.

운동 에너지는 속도의 제곱에 비례한다. 그러나 위에 정의된 측정과는 달리, 운동 에너지는 또한 질량 $m$(폭풍의 크기에 해당)에 비례하며, 질량 곱하기 가속도인 힘의 적분을 나타낸다. $F\; =\; m\; \backslash times\; a$, 여기서 가속도는 속도 또는 $v\_\backslash max$의 부정 적분이다. 적분은 정규 간격의 제곱의 합이 아닌 제곱 부정 적분의 한계에서의 차이이다. 따라서 지수에 적용된 용어인 "폭풍 누적 에너지"는 지수가 운동 에너지의 척도도 아니고 "누적된 에너지"의 척도도 아니므로 잘못된 이름이다.

3. 폭풍누적에너지에 의한 시즌 분류

대서양에서는 미국 국립 해양 대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration)을 비롯한 여러 기관에서 해당 계절을 4가지 범주 중 하나로 분류하기 위해 해당 계절의 ACE 지수를 사용한다. 이 4가지 범주는 극도로 활발, 정상이상, 정상, 정상 이하이며, 1951년부터 2020년까지 70년 동안 ACE 지수를 기준으로 한 계절의 대략적인 사분위수 분할을 사용하여 계산된다. 1951년부터 2020년까지 ACE 지수의 중앙값은 96.7 x 10⁴ kt²이다.





동태평양에서 미국 국립 해양 대기청(NOAA) 등은 시즌을 세 가지 범주 중 하나로 분류하기 위해 시즌의 ACE 지수를 사용한다. 이 세 가지 범주는 극도로 활발함, 평균 이상, 평균, 평균 이하이며, 1991년과 2020년 사이 30년 동안의 ACE 지수와 열대 폭풍, 허리케인 및 강한 허리케인 수를 기반으로 한 시즌의 대략적인 삼분위 분할을 사용하여 계산된다.

시즌이 평균 이상으로 정의되려면, ACE 지수 기준과 아래 표에 제시된 다른 기준 중 2개 이상을 충족해야 한다.

1991년부터 2020년까지 ACE 지수의 평균값은 108.7 × 10⁴ kt²이고, 중앙값은 97.2 × 10⁴ kt²이다.

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📌 열 고정 해제

분류 기준

범주	ACE 지수	1991–2020 중앙값 %	열대 폭풍	허리케인	강한 허리케인
극도로 활발함	> 170	> 180%	22개 이상	10~16개 이상	9~11개 이상
평균 이상	110–169	110%–175%	15~19개 이상	8개 이상	6개 이상
평균	80–110	80–112%	10~19개 이하	9개 이하	2~5개 이하
평균 이하	< 22–80	< 75%	colspan=3 #redirect
참고:

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📌 열 고정 해제

가장 강했던 동태평양 허리케인 시즌
순위	시즌	ACE 값
1	2018년	318.1
2	1992년	294.3
3	2015년	290.2
4	1990년	249.5
5	1978년	207.7
6	1983년	206.2
7	2014년	202.4
8	1993년	201.8
9	1984년	193.7
10	1985년	193.1

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📌 열 고정 해제

범주	1990 –2020 ACE 지수 [kt2]
매우 활발함	> 328
거의 정상	259 - 328
정상 이하	< 259
참고:

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📌 열 고정 해제

가장 강했던 태평양 태풍 시즌

순위	시즌	ACE 값
1	1997	570.4
2	2004	480.6
3	1992	470.1
4	2015	462.9
5	1994	454.6
6	1958	445.8
7	1957	440.2
8	1965	436.2
9	1962	423
10	1996	416.5
출처:

북인도양에는 미국 합동 태풍 경보 센터(United States Joint Typhoon Warning Center)뿐만 아니라 방글라데시, 파키스탄, 인도 기상청 등 열대 저기압을 감시하고 예보하는 다양한 기관이 있다. 결과적으로 열대 저기압의 이동 경로와 강도는 서로 다르며, 그 결과 누적 사이클론 에너지(ACE)도 이 지역에서 다양하다. 그러나 인도 기상청은 이 지역에 대해 세계 기상 기구(WMO)에 의해 공식 지역 전문 기상 센터로 지정되었으며, 1982년부터 시작된 최적의 경로 분석을 기반으로 17노트 이상의 모든 사이클론 시스템에 대한 ACE를 산출했다.

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📌 열 고정 해제

북인도양 사이클론 시즌 상위 5위

시즌	D	DD	CS	SCS	VSCS	ESCS	SUCS	ACE
2019	12	11	8	6	6	3	1	93
2023	9	7	6	5	4	3	0	55
2007	11	8	4	2	2	2	1	46.1
2013	10	6	5	4	3	1	0	45.6
1999	10	8	5	3	3	2	1	44.3
참고 문헌:

3.1. 북대서양

미국 국립 해양 대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration)을 비롯한 여러 기관에서는 대서양의 해당 계절을 4가지 범주 중 하나로 분류하기 위해 해당 계절의 ACE 지수를 사용한다. 1951년부터 2020년까지 70년 동안 ACE 지수를 기준으로 한 계절의 대략적인 사분위수 분할을 사용하여 계산된다. 1951년부터 2020년까지 ACE 지수의 중앙값은 96.7 x 10⁴ kt²이다.

1951~2000년 평균에 의하면, ACE의 중앙값은 87.5이며 평균값은 93.2이다. 이 값을 바탕으로 NOAA에서는 시즌 분류를 다음과 같이 하기도 한다:

* 평균 이상 : ACE가 103 이상 (중앙값의 117%)
* 평균 이하 : ACE가 66 미만 (중앙값의 75%)
* 평균 : ACE가 66 이상 103 미만

대서양 허리케인 상위 10개 시즌은 아래와 같다.

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📌 열 고정 해제

대서양 허리케인 상위 10개 시즌

시즌	TS	HU	MH	ACE
1933	20	11	6	258.57
2005	28	15	7	245.3
1893	12	10	5	231.15
1926	11	8	6	229.56
1995	19	11	5	227.10
2004	15	9	6	226.88
2017	17	10	6	224.88
1950	16	11	6	211.28
1961	12	8	5	188.9
1998	14	10	3	181.76

폭풍을 식별하는 어려움으로 인해 위성 시대 이전(1960년대 중반 이전)의 열대성 폭풍, 허리케인 및 강한 허리케인에 대한 과소 평가 편향이 존재한다.

3.2. 동태평양/중태평양

동태평양에서 미국 국립 해양 대기청(NOAA) 등은 폭풍누적에너지(ACE) 지수를 사용하여 시즌을 세 가지 범주로 분류한다. 1991년부터 2020년까지 ACE 지수의 평균값은 108.7 × 10⁴ kt²이고, 중앙값은 97.2 × 10⁴ kt²이다.

1971~2005년 평균에 의하면, ACE의 중앙값은 115이며, 평균값은 130이다.

시즌이 평균 이상으로 정의되려면, ACE 지수 기준과 열대 폭풍, 허리케인 및 강한 허리케인 수 기준 중 2개 이상을 충족해야 한다.

ACE에 대한 데이터는 1971년 시즌부터 신뢰할 수 있는 것으로 간주된다.

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📌 열 고정 해제

가장 강했던 동태평양 허리케인 시즌
순위	시즌	ACE 값
1	2018년	318.1
2	1992년	294.3
3	2015년	290.2
4	1990년	249.5
5	1978년	207.7
6	1983년	206.2
7	2014년	202.4
8	1993년	201.8
9	1984년	193.7
10	1985년	193.1

3.3. 서태평양

서태평양의 폭풍누적에너지(ACE)는 1990-2020년 ACE 지수 [kt²]를 기준으로 세 가지 범주로 분류된다.

1950년대 중반 이전에는 위성 관측 기술 부족으로 인해 열대 폭풍, 태풍, 슈퍼 태풍 등의 식별이 어려워 과소 평가되는 경향이 있었다.

역대 가장 강했던 태평양 태풍 시즌은 1997년으로, ACE 값은 570.4였다. 2004년 (480.6), 1992년 (470.1), 2015년 (462.9), 1994년 (454.6) 등이 그 뒤를 이었다.

3.4. 북인도양

인도 기상청(IMD)은 세계 기상 기구(WMO)에 의해 북인도양 지역의 공식 지역 전문 기상 센터로 지정되었으며, 1982년부터 17노트 이상의 모든 사이클론 시스템에 대한 폭풍누적에너지(ACE)를 산출했다.

북인도양에는 미국 합동 태풍 경보 센터(United States Joint Typhoon Warning Center)뿐만 아니라 방글라데시, 파키스탄, 인도 기상청 등 열대 저기압을 감시하고 예보하는 다양한 기관이 있어서 열대 저기압의 이동 경로와 강도는 서로 다르며, 그 결과 누적 사이클론 에너지(ACE)도 이 지역에서 다양하다.

4. 역대 주요 폭풍 사례

4.1. 북대서양

대서양에서 단일 폭풍으로 추정된 역대 최고 ACE는 1899년 산 시리아코 허리케인으로 73.6이었다. 1899년에 발생한 이 허리케인은 4등급 허리케인으로 4주 동안 지속되었으며, 이 단일 폭풍의 ACE는 대서양 허리케인 시즌 전체의 ACE보다 높았다. ACE가 높은 다른 대서양 폭풍으로는 허리케인 아이반(2004년, 70.4), 허리케인 어마(2017년, 64.9)가 있다.

1950년 이후 열대 폭풍의 최고 ACE는 2023년의 열대 폭풍 필리페가 기록한 9.4이다. 1등급 허리케인의 최고 ACE는 2012년의 허리케인 나딘이 기록한 26.3이다. 열대 폭풍의 최저 ACE 기록은 2000년의 열대 폭풍 크리스와 2017년의 열대 폭풍 필리페가 공동으로 보유하고 있으며, 두 폭풍 모두 단 6시간 동안만 열대 폭풍이었고 ACE는 0.1225에 불과했다. 허리케인의 최저 ACE는 2005년의 허리케인 신디와 2007년의 허리케인 로렌조가 기록했는데, 신디의 ACE는 1.5175, 로렌조의 ACE는 1.475였다. 주요 허리케인(3등급 이상)의 최저 ACE는 1969년의 허리케인 게르다가 기록한 5.3이었다.

다음 표는 1851년부터 2021년까지 대서양 분지에서 ACE가 50점을 넘은 폭풍을 보여준다.

4.2. 동태평양/중태평양

태평양 동부 또는 중부에서 발생한 단일 폭풍의 역대 최고 ACE는 날짜 변경선 동쪽에 위치한 1978년의 허리케인 피코의 62.8이다. ACE가 높은 다른 동태평양 폭풍으로는 ACE 54.0의 1994년의 허리케인 존, ACE 52.1의 1991년의 허리케인 케빈이 있다.

1971년부터 2023년까지 ACE 30포인트를 넘은 동부 및 중부 태평양 분지의 폭풍은 다음과 같다.

– 폭풍이 동/중부 태평양에서 형성되었지만, 180°W를 최소 한 번 이상 통과했음을 나타낸다. 따라서 동/중부 태평양에서 보낸 ACE와 일수만 포함된다.