Hyodae Seo;Hajoon Song;Larry W. O'Neill;Matthew R. Mazloff;Bruce D. Cornuelle
Journal of Climate Change Research
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v.34
no.22
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pp.9093-9113
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2021
This study examines the role of the relative wind (RW) effect (wind relative to ocean current) in the regional ocean circulation and extratropical storm track in the south Indian Ocean. Comparison of two high-resolution regional coupled model simulations with and without the RW effect reveals that the most conspicuous ocean circulation response is the significant weakening of the overly energetic anticyclonic standing eddy off Port Elizabeth, South Africa, a biased feature ascribed to upstream retroflection of the Agulhas Current (AC). This opens a pathway through which the AC transports the warm and salty water mass from the subtropics, yielding marked increases in sea surface temperature (SST), upward turbulent heat flux (THF), and meridional SST gradient in the Agulhas retroflection region. These thermodynamic and dynamic changes are accompanied by the robust strengthening of the local low-tropospheric baroclinicity and the baroclinic wave activity in the atmosphere. Examination of the composite life cycle of synoptic-scale storms subjected to the high-THF events indicates a robust strengthening of the extratropical storms far downstream. Energetics calculations for the atmosphere suggest that the baroclinic energy conversion from the basic flow is the chief source of increased eddy available potential energy, which is subsequently converted to eddy kinetic energy, providing for the growth of transient baroclinic waves. Overall, the results suggest that the mechanical and thermal air-sea interactions are inherently and inextricably linked together to substantially influence the extratropical storm tracks in the south Indian Ocean.
Solar wind dynamic pressure enhancements are known to cause various types of disturbances to the magnetosphere. In particular, dynamic pressure enhancements may affect the evolution of magnetic storms when they occur during storm times. In this paper, we have investigated the statistical significance and features of dynamic pressure enhancements during magnetic storm times. For the investigation, we have used a total of 91 geomagnetic storms for 2001-2003, for which the Dst minimum $(Dst_{min})$ is below -50 nT. Also, we have imposed a set of selection criteria for a pressure enhancement to be considered an event: The main selection criterion is that the pressure increases by ${\geq}50%\;or\;{\geq}3nPa$ within 30 min and remains to be elevated for 10 min or longer. For our statistical analysis, we define the storm time to be the interval from the main Dst decrease, through $Dst_{min}$, to the point where the Dst index recovers by 50%. Our main results are summarized as follows. $(i){\sim}$ 81% of the studied storms indicate at least one event of pressure enhancements. When averaged over all the 91 storms, the occurrence rate is ${\sim}$ 4.5 pressure enhancement events per storm and ${\sim}$ 0.15 pressure enhancement events per hour. (ii) The occurrence rate of the pressure enhancements is about three times higher for CME-driven storm times than for CIR-driven storm times. (iii) Only 21.1% of the pressure enhancements show a clear association with an interplanetary shock. (iv) A large number of the pressure enhancement events are accompanied with a simultaneous change of IMF $B_y$ and/or $B_z$: For example, 73.5% of the pressure enhancement events are associated with an IMF change of either $|{\Delta}B_z|>2nT\;or\;|{\Delta}B_y|>2nT$. This last finding suggests that one should consider possible interplay effects between the simultaneous pressure and IMF changes in many situations.
To improve the forecast capability of geomagnetic storms, we consider the real time solar and near Earth conditions together, since the characteristics of CMEs can be modified during their transit from the Sun to the Earth, and the geomagnetic storms may be directly affected by not only solar events but also near Earth interplanetary conditions. Using 55 CME-Dst pairs associated with M- and X-class solar flares, which have clearly identifiable source regions during 1997 to 2003, we confirm that the peak values of negative magnetic field Bz and duskward electric field Ey prior to Dst minimum are strongly related with Dst index. We suggest the solar wind criteria (Bz<-5 nT or Ey>3 mV/m for t>2 hr) for moderate storm less than -50 nT by modifying the criteria for intense storms less than -100 nT proposed by Gonzalez and Tsurutani (GT, 1987). As the results, 90% (28/31) of the storms are correctly forecasted by our criteria. For 15 exceptional events that are incorrectly forecasted by only CME parameters, 12 cases (80%) can be properly forecasted by solar wind criteria. When we applying CME and solar wind conditions together, all geomagnetic storms (Dst<-50 nT) are correctly forecasted. Our results show that, the storm forecast capability of the 2~3 days advanced warning based on CME parameters can be improved by combining with the urgent warning based on the near Earth solar wind condition.
Magnetic storms are almost always accompanied with substorms or substorm-like disturbances. Understanding the nature of the storm-time substorm is important for the currently critical issue of the storm-substorm relation. In this work we have done a statistical analysis in a straightforward way to see whether the storm-time substorms are preferably spontaneous or triggered. On the basis of 301 storm-time substorms selected for this work, we have found that the occurrence of about $28\%$ of them was spontaneous while only $6.5\%$ were associated with a clear trigger(s). The rest of the events were mostly associated with complex variations of IMF. The significant percentage for the spontaneous substorms implies that the possibility of finding a storm without a substorm is greatly reduced due to the spontaneous occurrence of the substorm even when the solar wind and IMF condition remains completely steady during the storm time.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.24
no.3
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pp.166-178
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2012
In order to simulate storm surge for the west coast, complex physics of asymmetrical typhoon wind vortex, tide and wave are simultaneously incorporated on a fine finite element mesh extended to the North Western Pacific sea. Asymmetrical vortex based on maximum wind radii for each quadrant by JTWC's best tracks are input in pADCIRC and wave stress is accounted by dynamic coupling with unSWAN. Computations performed on parallel clusters. In hindcasting simulation of typhoon Kompasu(1007), model results of wave characteristic are very close with the observed data at Ieo island, and sea surface records at major tidal stations are reproduced with satisfaction when typhoon is approaching to the coast. It is obvious that increasing of local storm surges can be found by introducing asymmetrical vortex. Thus this approach can be satisfactorily applied in coastal hazard management against to storm surge inundation on low level area and major harbor facilities.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.31
no.5
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pp.241-252
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2019
To choose appropriate countermeasures against potential coastal disaster damages caused by a storm surge, it is necessary to estimate the frequency of storm surge heights estimation. As the coastal populations size in the past was small, the tropical cyclone risk model (TCRM) was used to generate 176,689 synthetic typhoons. In simulation, historical paths and central pressures were incorporated as a probability density function. Moreover, to consider the typhoon characteristics that resurfaced or decayed after landfall on the southeast coast of China, incorporated the shift angle of the historical typhoon as a function of the probability density function and applied it as a damping parameter. Thus, the passing rate of typhoons moving from the southeast coast of China to the south coast has improved. The characteristics of the typhoon were analyzed from the historical typhoon information using correlations between the central pressure, maximum wind speed ($V_{max}$) and the maximum wind speed radius ($R_{max}$); it was then applied to synthetic typhoons. The storm surges were calculated using the ADCIRC model, considering both tidal and synthetic typhoons using automated Perl script. The storm surges caused by the probabilistic synthetic typhoons appear similar to the recorded storm surges, therefore this proposed scheme can be applied to the storm surge simulations. Based on these results, extreme values were calculated using the Generalized Extreme Value (GEV) method, and as a result, the 100-year return period storm surge was found to be satisfactory compared with the calculated empirical simulation value. The method proposed in this study can be applied to estimate the frequency of storm surges in coastal areas.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2011.05a
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pp.360-360
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2011
우리나라의 극치강수량 발생 특성은 6~8월 사이에 몬순시스템에 의해 영향을 많이 받는다. 이러한 동아시아 몬순시스템은 대규모 기상학적 거동으로서 우리나라의 국지적 강수발생 특성과 매우 큰 연관성을 가지고 있다. 우리나라의 극치강수량 발생 시에 나타나는 기상학적 특징을 진단하는 과정은 수문 기상학적으로 극치강수량을 예측할 수 있는 기본 토대를 제공할 수 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 우리나라에 발생한 극치강수량을 순위별로 추출하고 각 순위별로 극치강수량 발생시점을 중심으로 5일 이전의 기상변량을 NOAA 재해석(reanalysis) 자료로부터 추출하고 이를 합성시켜 기상특성을 평가하였다. 극치강수량의 기상학적 거동을 평가하기 위한 방법은 다음과 같다. 첫째, 기상변량으로는 Sea Level Pressure, Wind Vector, Geopotential Height 등을 추출한다. 둘째, 이들 기상자료로부터 대규모 강우장만을 추출하기 위해서 기준값(threshold)을 가지고 특정량 이상의 Storm Track만을 추출한다. 셋째, 이들 Storm Track들을 분류하여 범주화 시킨다. 넷째, 범주화된 Storm Track 별로 강수량 분포, 강수지속시간 등에 대한 확률 분포를 유도한다. 또한 이들 Storm Track에 패턴인식 기법을 적용하여 Storm Track의 이동경로를 추정할 수 있는 알고리즘을 개발하고자 한다.
We have examined the solar wind dynamic pressure enhancements during geomagnetic storm main phase. The Dst index has been used to identify more than 100 geomagnetic storms which occurred in the time interval of 1997 to 2001. We have selected only the events having the minimum Dst value less than -50 nT. In order to identify the pressure impact, we have looked at the low latitude ground H data as well as the solar wind pressure data themselves. (omitted)
The meteorological events that cause most strong winds in Brazil are extra-tropical cyclones, downbursts and tornadoes. However, one hurricane formed off the coastline of southern Brazil in 2005, a tropical storm formed in 2010 and there are predictions that others may form again. Events such as those described in the paper and which have occurred before 1987, generate data for the wind map presented in the Brazilian wind loading code NBR-6123. This wind map presents the reference wind speeds based on 3-second gust wind speed at 10 m height in open terrain, with 50-year return period, varying from 30 m/s (north half of country) to 50 m/s (extreme south). There is not a separation of the type of climatological event which generated each registered velocity. Therefore, a thunderstorm (TS), an extra-tropical pressure system (EPS) or even a tropical cyclone (TC) are treated the same and its resulting velocities absorbed without differentiation. Since the flow fields generated by each type of meteorological event may be distinct, the indiscriminate combination of the highest wind velocities with aerodynamic coefficients from boundary layer wind tunnels may lead to erroneous loading in buildings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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