<사진. 미국 마이애미 대학 Rosenstiel School 소속의 Brian Haus
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

허리케인 강도를 예보하는 새로운 접근

미국 마이애미 대학(UM; University of Miami) 산하 Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science 소속의 연구진은 해양과 대기가 만나는 대기-해양 계면(air-sea interface)에서 물리적 조건(physical condition)이 예보 모델을 개선하는 데 핵심적인 요인이라고 제안했다. 이 연구는 허리케인의 폭풍우 강도(storm intensity)를 예측하는 데 도움을 주는 새로운 방안을 제공하고 있다.

일반적인 가정은 계면이 너무나 안정하여, 해양과 대기 사이의 큰 밀도 차이(density difference)가 폭풍우 강도에 영향을 초래하지 않는다는 것이라고 UM Rosenstiel School 해양 과학과 교수이며 이 논문의 공동 저자인 Brian Haus는 밝혔다. 이 연구에서 연구진은 불안정성(instability)이 일부 열대 폭풍우(tropical storms)의 급속한 강화를 설명하는 데 도움을 줄 수 있을 것이라고 Haus는 밝혔다.

UM Rosenstiel School ASIST(Air-Sea Interaction Salt Water Tank)에서 수행된 실험은 열대 폭풍우의 해양 표면 조건(ocean surface condition)과 풍속(wind speed)을 시뮬레이션했다. 연구진은 그림자 이미징(shadow imaging)이라고 불리는 기술을 이용했다. 유도 레이저가 범주 3의 허리케인에 상응하는 극심한 바람이 발생하는 동안 해양 표면의 물리적 특성을 측정하기 위하여 대기와 물 등 두 가지 유체를 통과하여 보내진다.

CARTHE 컨소시엄을 통하여 GOMRI(Gulf of Mexico Research Initiative) 지원으로 수행된 실험실 실험으로 얻어진 자료를 이용하여, 연구진은 이후 허리케인급 풍속에서 해양 표면의 물리적 스트레스에서 변화가 일부 열대 폭풍우의 급속한 강화를 설명할 수 있다는 것을 보여주기 위하여 수치 시뮬레이션을 개발했다. 연구팀의 실험 시뮬레이션은 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmoltz instability)이라고 알려진 불안정성 유형이 이러한 강화를 설명할 수 있다는 것을 보여주었다.

Haus와 동료 연구진은 UM Rosenstiel School에 위치한 SUSTAIN 연구 시설인 새롭고 특별한 Alfred C. Glassell, Jr.에서 허리케인 강도 예측에 대한 추가적인 연구를 수행할 예정이다. SUrge-STructure-Atmosphere INteraction 실험실은 제어된 해수 실험실에서 범주 5 수준 허리케인을 생성할 수 있는 유일한 시설이다. 약 65 피트 길이의 탱크는 과학자들이 허리케인의 물리학에 대한 연구, 극심한 바람으로 유발된 관련된 영향 및 해안 구조물에 대한 바람으로 유발한 폭풍우 급증 등을 확대하기 위하여 3-D 파동장(3-D wave field)을 이용하여 주요 허리케인을 시뮬레이션할 수 있게 해준다.

SUSTAIN 연구 시설은 전 세계 과학자들이 해양과 관련된 일련의 연구를 수행하기 위하여 최신 해수 실험실에 접근하는 UM Rosenstiel School에 위치한 새로운 450만 달러의 해양 기술 및 생명 과학 해수 복합단지의 중심물이다.

“열대 사이클론 하의 표면 스트레스와 대기-해수 계면(The air-sea interface and surface stress under tropical cyclones)“이라는 제목의 연구는 2014년 6월 16일 Nature Scientific Reports 저널에 발표됐다. 이 논문의 주저자는 UM Rosenstiel School과 노바 사우스이스턴 대학(Nova Southeastern University) 해양학 센터 소속의 Alex Soloviev이다. 공동 저자로는 UM Rosenstiel School 소속의 Mark A. Donelan, 하와이 대학(University of Hawaii) 소속의 Roger Lukas 및 로드아일랜드 대학(University of Rhode Island) 소속의 Isaac Ginis 등이 참여했다.

마이애미 대학은 미국 동남 지역에서 가장 큰 개인 연구 기관 중 하나이다. 1940년대에 설립된 Rosenstiel School of Marine & Atmospheric Science는 전 세계 최고의 해양 대기 연구 기관 중 하나로 성장했다. Rosenstiel School은 환경 정책의 수립, 사회 및 삶의 질 개선에 도움을 주는 등에 참여하여 지구를 보다 더 잘 이해하는 것을 도와주는 데 헌신하고 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr