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Dynamical and Thermodynamical Characteristics of a Tropical-Like Cylcone in the Mediterranean Sea

Title
Dynamical and Thermodynamical Characteristics of a Tropical-Like Cylcone in the Mediterranean Sea
Other Titles
지중해에서 발생한 Tropical-Like Cyclone 의 역학적•열역학적 특징
Authors
김완희
Issue Date
2015
Department/Major
대학원 대기과학공학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
박선기
Abstract
지중해에서 종종 일반적인 온대 저기압이 아닌 열대 저기압과 비슷한 성질을 가지는 사이클론이 발생한다. 이 사이클론은 바다에서 발생하여 발달하며 온난 코어 구조, 대류 구름의 벽으로 둘러싸인 유사 원형의 사이클론 눈을 가지고, 구름 패턴은 선대칭의 모습을 이룬다. 이런 사이클론들을 Mediterranean Hurricane (Medicane) 또는 Tropical Like Cyclone (TLC) 라고 정의한다. 이 시스템은 특유의 특징 (작은 규모와 태풍 경로의 복잡함 등) 때문에 탐지하기가 쉽지 않다. 또한 시스템이 바다에서 발생하고 발달하기 때문에 관측자료가 부족하다. 따라서 이 시스템에 대한 많은 연구가 실행되었음에도 불구하고, 일반적인 이론은 계속 연구중이다. 본 실험은 시스템에 대한 이해를 높이기 위하여 2011년 11월 5-9 일에 발생한 특정한 하나의 사례에 대한 역학적과 열역학적 특징을 모델 결과들을 이용하여 살펴보고자 한다. 우선적으로, 시스템에 대한 특징들을 살펴보기 전, 모델 결과들이 시스템의 발달을 정확하게 모의하였는지 확인하기 위하여 시스템 경로와 해면기압의 모델 결과들을 관측 결과와 비교하였다. 그 결과, 모든 실험들이 시스템의 발달을 실제 관측과 비슷하게 모의하였다. 그리고 시스템의 역학적, 열역학적 특징을 살펴보기 위하여, 잠재적인 소용돌이의 수평적, 수직적 분포, 시스템의 발달과 관련된 종관 요소들, 그리고 사이클론의 구조를 알 수 있는 위상 공간 도표를 이용하였다. 모델들을 이용하여 모의된 시스템은 깊은 위층 대류권의 골 밑에서 발생하였다. 이 지역은 낮은 경압성을 보였지만, 위층 기압골과 연관되어 생긴 매우 깊고 차가운 대기에 의한 대기와 바다 사이의 큰 열적 불균형에 의하여 시스템이 발달할 수 있었다.;Cyclones that show some features similar to tropical cyclones occur in the Mediterranean Sea. They originate and develop over the sea, present a warm-core structure and often have a quasi-circular eye surrounded by a convective cloud wall and a roughly axisymmetric cloud pattern. This subset of cyclones is sometimes identified as Mediterranean Hurricanes (Medicanes) or Tropical Like Cyclones (TLCs). Since the systems have special characteristics (i.e., small scale or track complexity), the detection of the systems is difficult. In addition, due to the small amount of data available over the sea, where these cyclones spend most of their lifetime, the amount of observations is always not sufficient. Therefore, though several studies focused on different aspects of the TLCs in order to identify the key mechanisms of development, a general theory is still missing. The goal of this study is to investigate the dynamic and thermodynamic properties of the system during its extratropical and tropical cyclone phase with model simulations in one TLC case that occurred on 5-9 November 2011, when the cyclone formed and spent its lifetime in the western Mediterranean. Before analyzing the properties of the system with model outputs, it should be analyzed whether the simulations are able to properly reproduce the cyclone evolution by comparing the model outputs with the observation. As a result, all of the experiments simulated the evolution of the system similarly to observation. Then, in order to investigate the dynamic and thermodynamic properties, three aspects are analyzed during the cyclone evolution extracted from the model simulations, including : 1) the horizontal and vertical potential vorticity distribution that indicate the cut off structure; 2) the synoptic factors associated with the TLC evolution; and 3) the phase-space diagram that can evaluate the cyclone structure. The simulated TLC, developed under deep upper tropospheric troughs, in regions of small baroclinity but under large air-sea thermodynamic disequilibrium owing to the unusually deep, cold air associated with the trough. All the environmental factors, except vertical wind shear, represent only necessary conditions for the cyclone to become tropical-like, being almost constant during all the time.
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