해수의 순환

해수의 순환#

해수의 순환은 크게 표층 순환과 심층 순환으로 나눌 수 있다.
표층 순환은 주로 바람에 의해 일어나고, 심층 순환은 수온과 염분 차이에 따른 밀도 차이에 의해 일어난다.

표층 순환과 심층 순환은 서로 연결되어 있으며, 지구 전체의 에너지와 물질을 이동시키는 중요한 역할을 한다.

표층 순환#

표층 순환은 해수의 표면에서 일어나는 대규모 해수의 흐름이다.
표층 순환은 주로 대기 대순환에 의해 형성된 바람의 영향을 받아 발생한다.

대기 대순환이 일어나는 이유는 위도에 따라 지표면에 도달하는 태양 복사 에너지의 양이 다르기 때문이다. 저위도 지역은 에너지가 과잉이고, 고위도 지역은 에너지가 부족하다. 이러한 에너지 불균형을 해소하기 위해 대기와 해수가 순환한다.

대기 대순환의 주요 바람#

• 무역풍: 저위도 지역에서 부는 동풍 계열의 바람이다. 북반구에서는 북동 무역풍, 남반구에서는 남동 무역풍이 분다.
• 편서풍: 중위도 지역에서 서쪽에서 동쪽으로 부는 바람이다.
• 극동풍: 고위도 지역에서 동쪽에서 서쪽으로 부는 바람이다.

대기 대순환으로 인해 형성된 바람은 해수의 표면을 밀어 표층 순환을 일으킨다.
따라서 표층 순환은 무역풍, 편서풍, 대륙의 분포, 전향력 등의 영향을 받는다.

표층 순환의 예시#

북태평양 환류#

북태평양의 표층 순환은 시계 방향으로 흐른다.

북적도 해류 → 쿠로시오 해류 → 북태평양 해류 → 캘리포니아 해류 → 북적도 해류

• 북적도 해류: 무역풍의 영향으로 동쪽에서 서쪽으로 흐른다.
• 쿠로시오 해류: 저위도의 따뜻한 해수가 북쪽으로 이동하는 난류이다.
• 북태평양 해류: 편서풍의 영향으로 서쪽에서 동쪽으로 흐른다.
• 캘리포니아 해류: 고위도의 차가운 해수가 남쪽으로 이동하는 한류이다.

남태평양 환류#

남태평양의 표층 순환은 반시계 방향으로 흐른다.

남적도 해류 → 동오스트레일리아 해류 → 남극 순환 해류 → 페루 해류 → 남적도 해류

• 남적도 해류: 무역풍의 영향으로 동쪽에서 서쪽으로 흐른다.
• 동오스트레일리아 해류: 저위도의 따뜻한 해수가 남쪽으로 이동하는 난류이다.
• 남극 순환 해류: 편서풍의 영향으로 남극 주변을 서쪽에서 동쪽으로 흐르는 해류이다.
• 페루 해류: 남극 주변의 차가운 해수가 저위도 쪽으로 이동하는 한류이다.

남극 순환 해류의 일부는 남아메리카 서해안 부근에서 페루 해류와 연결되고, 일부는 남극 대륙 주변을 계속 순환한다.

표층 순환의 특징#

1. 동서 방향의 해류는 주로 무역풍과 편서풍 같은 바람의 영향을 받아 형성된다.
2. 남북 방향의 해류는 대륙의 분포와 전향력의 영향을 받아 형성된다.
3. 난류는 주로 저위도에서 고위도로 이동하며, 주변 해역의 수온을 높인다.
4. 한류는 주로 고위도에서 저위도로 이동하며, 주변 해역의 수온을 낮춘다.
5. 차가운 해수는 따뜻한 해수보다 용존 산소를 많이 포함할 수 있다.
6. 용승이 일어나는 한류 해역에서는 심층의 영양염이 표층으로 올라와 좋은 어장이 형성되기 쉽다.

적도 반류#

적도 부근에서는 무역풍의 영향으로 해수가 서쪽으로 이동한다.
이때 서쪽 해역에 해수가 쌓이면 해수면의 높이 차이가 생긴다.

그 결과 수압 경도력에 의해 해수가 동쪽으로 되돌아 흐르는 해류가 나타나는데, 이를 적도 반류라고 한다.

적도 반류는 무역풍에 의해 직접 형성되는 해류와는 반대 방향으로 흐르는 경사류이다.
일반적으로 북반구의 적도 부근, 약 북위 5도에서 10도 사이에서 잘 나타난다.

심층 순환#

심층 순환은 해양의 깊은 곳에서 일어나는 해수의 순환이다.
심층 순환은 수온과 염분 차이에 따른 밀도 차이에 의해 발생하므로 밀도류라고 한다. 또한 수온과 염분이 모두 영향을 주기 때문에 열염 순환이라고도 한다.

고위도 해역에서는 수온이 낮아 해수의 밀도가 커진다.
또한 해빙이 형성될 때 염류가 주변 해수에 남아 염분이 높아질 수 있다.
이처럼 차갑고 염분이 높은 해수는 밀도가 커져 아래로 침강한다.

침강한 해수는 심층수가 되어 깊은 바다를 따라 천천히 이동하고, 이후 여러 해역에서 서서히 상승하여 표층수와 다시 연결된다.

고위도 지역은 수온약층이 잘 발달하지 않아 표층과 심층의 연직 혼합이 비교적 잘 일어난다.

주요 수괴#

심층 순환에서는 서로 다른 성질을 가진 해수 덩어리인 수괴가 중요하다.

• 남극 저층수: 남극 주변 해역에서 형성되는 매우 차갑고 밀도가 큰 해수이다. 대양의 가장 깊은 곳을 따라 이동한다.
• 북대서양 심층수: 북대서양 고위도 해역에서 형성되는 차갑고 염분이 비교적 높은 심층수이다.
• 남극 중층수: 남극 주변 해역에서 형성되어 중층 깊이에서 저위도 방향으로 이동하는 해수이다.
• 표층수: 해양의 표면 가까이에 있는 해수로, 바람과 태양 복사 에너지의 영향을 크게 받는다.

남극 저층수는 북대서양 심층수보다 염분은 낮지만, 수온이 매우 낮기 때문에 밀도가 더 크다.
따라서 남극 저층수는 더 깊은 곳에 위치할 수 있다.

해수의 순환과 기후 변화#

표층 순환과 심층 순환은 서로 분리된 것이 아니라 연결되어 있다.
표층에서 이동한 해수는 고위도 지역에서 침강하여 심층수가 될 수 있고, 심층수는 오랜 시간에 걸쳐 이동한 뒤 다시 표층으로 상승할 수 있다.

이러한 해수의 순환은 저위도 지역의 남는 열에너지를 고위도 지역으로 운반하여 지구의 에너지 불균형을 완화한다.

지구 온난화와 해수 순환#

지구 온난화로 해수의 수온이 상승하면 해수의 밀도가 낮아질 수 있다.
또한 빙하와 해빙이 녹아 담수가 유입되면 표층 해수의 염분이 낮아져 밀도가 감소할 수 있다.

밀도가 충분히 커지지 않으면 고위도 해역에서 해수가 침강하기 어려워진다.
그 결과 심층 순환이 약화될 수 있으며, 표층 순환과 심층 순환의 연결도 영향을 받을 수 있다.

해수 순환이 약화되면 저위도에서 고위도로 이동하는 열에너지의 양이 줄어들 수 있다.
따라서 위도별 에너지 불균형을 완화하는 작용도 약해질 수 있다.