Analysis of microphysical processes in maritime squall line using raindrop size distribution

Abstract

해양에서 발달한 해양성 스콜라인 강수시스템의 강수형태별 강수입자직경분포 (Raindrop size distribution; RDSD)와 미세물리학적 특성을 알아보기 위하여 2008년 5월 15일에서 6월 30일까지 대만 카오슝지역에서 강수입자분석기(POSS)와 편파레이더 및 연직지향레이더 관측을 실시하였다. 2008년 6월 2일, 두 개의 선형대류운과 함께 연속적으로 넓게 분포한 층운으로 이루어 진 스콜라인 시스템이 대만 남서부 지역을 지나면서 0440 UTC에서 1000 UTC 까지 35.8 mm의 강수를 나타내었다. 선형대류운의 전면에서는 상승기류와 함께 작은 빗방울이 많이 포함된 약한 강수에서 점차 큰 빗방울을 많이 포함하는 강한 강수 (100mmh-1)가 관측되었다. 그 후 상승기류 소멸과 함께 선형대류운이 관측지역을 벗어나자 중간 크기의 빗방울이 우세한 강수가 관측되었다. 밝은띠 (Bright band)가 나타나는 층운지역의 강수는 빗방울의 개수는 작지만 상대적으로 큰 빗방울이 많이 포함되어 있었다. 레이더 PPI 반사도 형태와 지상의 강수량, 연직 시선속도 프로파일을 이용하여 스콜라인 시스템을 Leading edge, Convective center, Trailing edge, Stratiform으로 구분하고, 강수의 미세물리과정 유추를 위한 강수입자를 분석한 결과, Leading edge에서 RDSD 변수 D0의 값은 작고 선형적인 모양을 가졌다. Convective center에서 RDSD는 D0와 NW의 값이 크고 완만한 기울기를 가진 볼록형 곡선을 나타내었다. Trailing edge에서 RDSD는 기울기의 값이 매우 큰 볼록형 곡선을 가졌다. 반면에 Stratiform의 RDSD는 작은 NW의 값을 가진 위로 볼록한 형태의 모양을 나타내었다. 따라서 Leading edge에서 Convective center로 강수시스템의 이동시에는 병합과정에 의한 강수가 주로 나타났고, Convective center에서 Trailing edge로 이동시에는 병합과 파쇄과정이 함께한 강수가 나타났다. 반면에 Stratiform 시스템에서는 병합과정에 의한 강수가 나타났다. 편파레이더를 이용한 강수의 연직 단면 분석 결과, 스콜라인 시스템의 선형대류운은 강한 상승기류에 의해서 에코높이가 14km에 달하고, 5km 이하에서는 50 dBZ가 넘는 강한 반사도를 가졌다. VertiX로 관측된 시계열 시선속도 분포에서 6km 고도 이상에서의 강한 상승기류와 그 이하에서의 강한 하강기류가 지상까지 관측된 지역에서 두꺼운 Graupel층이 0℃ 고도 이상에서 나타났으며, 지상에서는 상대적으로 매우 큰 입자분포가 관측되었다. 선형대류운 이후에 나타나는 넓은 층운지역은 Dry snow가 Graupel 혹은 Wet snow로 변하면서 밝은띠가 4.5 km 고도에서 관측되었으며, Graupel이 나타나는 지역은 밝은띠 아래에서 강한 하강기류가 나타나고 지상에서 큰 입자분포가 관측되었다. 대만에서 관측된 해양성 스콜라인 시스템은 다른 지역에서 관측된 해양성 시스템과 비교해 보았을 때 Convective 지역은 상대적으로 큰 D0와 작은 NW의 값을 가지고 좁은 범위의 Λ와 μ가 나타났다. 그리고 Stratiform 지역은 다른 지역에서 관측된 Stratiform 지역들의 Dm-NW와 선형적인 관계를 가지고 상대적으로 큰 Dm와 작은 NW를 나타내었다.