Despite the fact that asymmetries in hurricanes, such as spiral rainbands, polygonal eyewalls and mesovortices, have long been observed in radar imagery, many aspects of their dynamics still remain unsolved, particularly in the formation of the secondary eyewall. To fill this gap, a simple 2D barotropic "dry" model and the high-resolution PSU-NCAR non-hydrostatic mesoscale model (MM5) are used to study hurricane asymmetries. The Empirical Normal Mode (ENM) and the newly developed Space-Time Empirical Normal Mode (ST-ENM) techniques, together with Eliassen-Palm (EP) flux calculations, are used to extract wave modes from the model generated datasets to investigate their impact on the changes in the structure and intensity of the simulated hurricanes. From the ENM diagnostics of the 2D simulations, it is shown how an incipient storm described by a vortex monopole intensifies by "inviscid damping" of a "discrete-like" vortex Rossby wave (VRW) or quasimode. The critical radius, the structure, and the propagating properties of the quasimode are found to be consistent with predictions of the linear eigenmode analysis of small perturbations. The fastest growing wavenumber-4 unstable VRW modes of a vortex ring reminiscent of a mature hurricane are extracted and their relation with the polygonal eyewalls, mesovortices, and the asymmetric eyewall contraction established. When asymmetric disturbances are placed outside a strong vortex ring with a large vorticity skirt they relax to form concentric rings of enhanced vorticity that contain a secondary wind maximum. The role of internal dynamics on Concentric Eyewall Genesis (CEG) is further evaluated using the full physics MM5 / La présence d'asymétries dans les ouragans est un phénomène connu et observé depuis plusieurs années. Par exemple, les bandes de pluie spirales, les murs de l'oeil polygonaux et les méso-vortexes ont été observés à maintes reprises à l'aide d'imagerie radar. Par contre, plusieurs aspects de leur dynamique restent incompris. En particulier, nous nous intéressons à l'apparition de yeux secondaires. A fin d'étudier ce phénomène, un simple modèle barotrope 2D "sec" ainsi que le modèle PSU-NCAR méso-échelle nonhydrostatique (MM5) sont utilisés pour étudier les asymétries des ouragans. Lors de l'analyse des données du modèle, la technique de Modes Normaux Empiriques (MNE) et, celle plus récente, de Modes Normaux Empiriques Espace-Temps (MNE-ET) sont utilisées conjointement avec le calcul de flux Eliassen-Palm (EP) afin d'isoler les modes d'ondes et étudier leur impact sur le changement de structure et d'intensité des ouragans simulés. L'analyse MNE des simulations 2D a montré qu'un orage naissant décrit par un tourbillon monopole s'intensifie grâce au "freinage inviscide" d'une onde de Rossby sur un tourbillon (ORT) "quasi-discret" ou quasimode. Le rayon critique, la structure, ainsi que les propriétés de propagation du quasimode sont consistants avec les prédictions de l'analyse linéaire des modes propres pour de petites perturbations. Le mode instable avec le nombre d'onde 4 à plus forte croissance a été identifié. Il correspond aux modes ORT instables d'un anneau de tourbillon réminiscent d'un ouragan mature. Les liens entre ces modes et le mur de l'oeil polygonal, le méso-vortex, ainsi que la contraction asymétrique du mur de$
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.32389 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Martinez-Gonzalez, Yosvany |
| Contributors | Gilbert Brunet (Supervisor1), Man K Yau (Supervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Atmospheric and Oceanic Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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