• 한국지구과학회지
• /
• 제28권7호
• /
• pp.936-946
• /
• 2007

기울어진 자전축을 갖는 회전계에서, 일정한 각속도로 회전하는 동서풍이 있는 경우에 대해서 로스비하우어비츠 파동의 섹터모드(적도에 대한 반구 비대칭의 첫 번째 모드)와 균형을 이루는 지위고도장을 해석적으로 유도하였다. 균형장은 발산방정식으로부터 시간변화를 제거하고 라플라시안 연산자를 역산함으로써 구하였다. 역산은 비선형항의 계산과 포이슨 방정식의 해를 구하는 두 단계의 연산과정으로 이루어져 있다. 두 번째 단계에서, 구면조화함수로 표현되는 강제력의 항은 구면조화함수의 선형관계를 이용하였고, 그 이외의 항은 구면조화함수를 적분함으로써 구하였다. 균형장은 여섯 개의 동서파수 성분으로 표현됨이 드러났다. 본 연구에서 구한 균형장은 적도에 대하여 비대칭의 구조를 가지기 때문에, 대칭의 구조만을 가지는 것에 비하여 미분방정식의 수치해의 검종법으로서의 활용도가 높다. 일정한 각속도를 갖는 배경 동서풍이 지구의 자전각속도와 같거나 1/2에 해당하는 경우에는, 일부 동서파수 성분이 제거되는 것으로 나타났다. 이론적으로 구한 균형장은 정교한 수치모델을 통하여 구한 균형장과 거의 정확하게 같은 것으로 밝혀져, 이론적 해의 타당성이 입증되었다. 마지막으로, 로스비하우어비츠 파동의 섹터모드와 균형을 이루는 지위고도장의 안정성을 장기간시간적분을 통하여 살펴보았다.

• 대기
• /
• 제23권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 2013

The angular momentum transport of an idealized axisymmetric vortex in the developing stage was investigated using the Weather Research and Forecast (WRF) model. The balanced axisymmetric vortex was constructed based on an empirical function for tangential wind, and the temperature, geopotential, and surface pressure were obtained from the balanced equation. The numerical simulation was carried out for 6 days on the f-plane with the Sea Surface Temperature (SST) set as constant. The weak vortex at initial time was intensified with time, and reached the strength of tropical cyclone in a couple of days. The Absolute Angular Momentum (AAM) was transported along with the secondary circulation of the vortex. Total AAM integrated over a cylinder of radius of 2000 km decreased with simulation time, but total kinetic energy increased rapidly. From the budget analysis, it was found that the surface friction is mainly responsible for the decrease of total AAM. Also, contribution of the surface friction to the AAM loss was about 90% while that of horizontal advection was as small as 8%. The trajectory of neutral numerical tracers following the secondary circulation was presented for the Lagrangian viewpoint of the transports of absolute angular momentum. From the analysis using the trajectory of tracers it was found that the air parcel was under the influence of the surface friction continuously until it leaves the boundary layer near the core. Then the air parcel with reduced amount of angular momentum compared to its original amount was transported from boundary layer to upper level of the vortex and contributed to form the anti-cyclone. These results suggest that the tropical cyclone loses angular momentum as it develops, which is due to the dissipation of angular momentum by the surface friction.