태백산맥 풍하측 대기 물뜀 발생에 관한 수치 실험

A Numerical Experiment on the Occurrence of Atmospheric Hydraulic Jump at the Taebaek Mountains Downwind

태백산맥 풍하측 대기 물뜀에 대한 큰 에디 모사는 온난이상 이류와 음의 와도 대기 역류를 잘 보여주었다. 대기 물뜀은 상층 대기를 하층 대기로 유입한다. 모의된 물뜀 발생은 장애물의 유효 고도와 폭의 함수로 정리될 수 있었다: â > 10에 대해 ĥ ≥ 0.74, 이는 장애물의 고도와 폭으로 정의된 프루드 수로 Fra < 0 .1에 대해 Frh ≤ 1.35에 해당한다. 수치 실험에서, 부력 진동수(N) = 0.009 s-1에 대해 풍상측 평균 바람(U) ≤ 12 ms-1일 때 물뜀이 발생하였다. 물뜀 현상이 발생할 때 풍속은 30분 내외로 급격한 상승을 보였고, 초기 풍속이 강할수록 보다 강한 온난이상과 돌풍이 발생하였다. 본 연구는 산불 발생환경 조성 측면에서 대기 물뜀 현상을 이해하고, 이를 장애물 폭과 장애물 높이를 사용한 프루드 수의 함수로 설명하였다. 결과적으로 대기는 물뜀 현상이 발생할 시 보다 산불에 취약한 대기 환경을 형성할 수 있었고, 프루드 수의 함수로는 대기 물뜀과 관련된 산악파 파쇄가 잘 설명될 수 있었다.

Large-eddy simulation of the lee-side hydraulic jump at the downwind side of the Taebaek Mountains demonstrates the advection of a warm anomaly and the atmospheric reverse roller of negative vorticity. The lee-side hydraulic jump entrains the upper-level atmospheric air into the lower-level atmosphere. The simulated lee-side hydraulic jump occurs under the following conditions on the effective height ĥ and width â of an obstacle: ĥ ≥ 0.74 for â > 10, which are equivalent to Frh ≤ 1.35 for Fra < 0 .1, where Frh and Fra are the Froude numbers defined in terms of the height and width of the obstacle, respectively. In detail, the hydraulic jump occurs when the upwind-side mean wind (U) ≤ 12 ms- 1 for the buoyancy frequency (N) = 0.009 s- 1. The wind speed dramatically increases within the 30-minute period when the hydraulic jump occurs. The stronger upwind causes a warmer anomaly and stronger downslope wind gust. This study situates the atmospheric hydraulic jump phenomenon with regard ro wildfire occurrence, and describes it using the Froude number for the width and height of the obstacle. It is shown that a more vulnerable atmospheric environment can be formed when the hydraulic jump occurs, and the wave-breaking of mountain waves related to the hydraulic jump can be predicted by the Froude number.