Tomcatのcatalina.outをローションする時、apache付属のrotatelogsコマンドを使ってローテーションする方法があります。詳しい解説は検索すると出てくるのでそちらを見てもらうとして、
Tomcat7からはcatalina.sh内のJVMの起動コマンドをevalするようになったので、標準エラー出力を標準出力にリダイレクトする所は、ダブルクオートで囲む必要があります。
つまり、
catalina.sh
eval \"$_RUNJAVA\" \"$LOGGING_CONFIG\" $JAVA_OPTS $CATALINA_OPTS \
-Djava.endorsed.dirs=\"$JAVA_ENDORSED_DIRS\" -classpath \"$CLASSPATH\" \
-Djava.security.manager \
-Djava.security.policy==\"$CATALINA_BASE/conf/catalina.policy\" \
-Dcatalina.base=\"$CATALINA_BASE\" \
-Dcatalina.home=\"$CATALINA_HOME\" \
-Djava.io.tmpdir=\"$CATALINA_TMPDIR\" \
org.apache.catalina.startup.Bootstrap "$@" start "2>&1" \
|/usr/local/bin/rotatelogs $CATALINA_BASE/logs/catalina.out 86400 540 &
のようになります。