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수괴 (바다)
수괴(水塊, Water mass)는 해양에서의 물리적·화학적 성질이 거의 같은 해수의 모임을 말한다. 성질에는 수온, 염분, 영양 염류, 수색, 투명도, 플랑크톤 따위가 포함된다.
개요[편집]
수괴는 일정한 성질을 가진 바닷물(해수)의 덩어리를 말한다. 이때의 성질이란 바닷물의 잠재온도, 염분, 잠재밀도 등을 말한다. 가령 온도가 주변보다 유독 낮은 수괴는 냉수괴라고 한다. 또한, 수괴는 주변 물과 구별되는 물리적 특성이 있는 공통된 형성 역사가 있는 식별 가능한 수역이다. 속성에는 온도, 염분, 화학-동위 원소 비율, 그리고 보수적인 흐름 추적 루틴을 보이는 기타 물리적 특성이 포함된다. 수괴가 규산염, 질산염, 산소, 인산염 등 보수적이지 않은 흐름 추적 루틴에 의해 식별되기도 한다. 수괴는 일반적으로 수괴의 개별 추적 루틴에 의해서뿐 아니라 전 세계 해양의 위치에 의해서도 구별이 된다. 또, 수괴는 수직 위치에 따라서도 구별이 되는데, 표층수괴, 중간층수괴, 심층수괴가 존재한다. 주위의 온도가 매우 낮은 수괴는 냉수괴(冷水塊, cold water mass)라고 부른다.
수괴의 성질은 증발이나 강우, 생성된 곳의 위도에 의해 결정된다. 한번 형성된 수괴는 확산속도가 매우 느려 외부와 물질과 에너지 교환이 거의 일어나지 않으므로 생성당시의 일정한 성질을 유지하며 해양내부를 이동한다. 대표적인 수괴로는 북대서양 수괴, 남빙양 수괴 등이 있으며 이들은 대양의 심층수를 이룬다. 수괴를 구별할 때에는 잠재온도와 염분을 축으로 해수의 특성을 나타낸 T-S도에서 특정한 영역으로 나타낸다. 또한 일정한 장소에서 깊이에 따라 T-S다이어그램을 도시하여 해당 위치에서 어느 수괴가 어느 깊이에 분포하는지도 알아낼 수 있다.[1][2]
상세[편집]
수온, 염분 등의 해양학적 요소가 그 중에서 비교적 일정한 큰 물덩어리를 가리켜 수괴라 한다. 기후학적으로 공통적인 특성을 지닌 수역, 혹은 동일 계통의 해류 지역에 한 개의 수괴를 형성하는 것이 많다. 수괴와 수괴 사이에 조경(潮境)이 나타나고 혼합 변질이 일어난다. 세계의 수괴를 보면 수평적으로는 주극수(周極水), 아한대계수(亞寒帶系水), 아열대계수, 적도계수 등이 나타난다. 각 대양 아열대 수렴(收斂) 부근의 수역에서 남위 35°~40° 사이와 북위 35°~40° 사이에 남, 북의 중앙 수괴가 형성된다. 또 연안수와 대양수로도 크게 나눌 수 있다. 더욱이 연직적으로 보면 표층수, 중층수, 심층수, 저층수가 보인다.
수온은 보통 상층이 높고, 하층이 낮지만, 고위도인 북양 등에서는 겨울철의 대류 순환에 의해 여름이 되어도 중층에 상하층보다 차가운 물이 잔존한다. 이것을 중냉수(中冷水)라 한다. 조경 중에서 아한대계수와 아열대계수의 경계를 극전선 또는 아한대 수렴이라 부르고, 냉수벽(냉수의 벽과 같은 불연속적 경계면을 말한다)은 냉수괴의 전선을 가리키며 친조(親潮) 한류와 Labrador 한류 등의 끝의 난류가 만나는 곳에서 볼 수 있다. 북극해, 남빙양과 같은 고위도에서는 겨울철 대류가 활발하여 차가워진 무거운 물은 침강하여 심층수 혹은 저층수를 형성하고 수평적으로 유동을 일으키게 된다.
지중해와 홍해와 같은 증발이 활발한 바다에서는 염분이 많아지고, 무거운 심층수가 생겨서 Gibraltar 해협이나 Babel Mandeb 해협을 통해 먼바다인 대서양이나 인도양으로 중층을 등밀도면을 따라 유출하는 것은 염분 분포로 추적하여 분명하게 되어 있다. 또 심층수는 심해수의 의미로 200m 이상의 깊은 곳의 물을 가리키는 경우도 있다. 수괴를 판정하는 데 TS 다이어그램이 주로 사용되며, TO2 다이어그램을 사용할 때도 있다. 1수괴는 보통 1TS 다이어그램으로 정의되는데, 예외적인 경우 예를 들면 균일수가 깊은 곳까지 있는 1해분(海盆)에서는 단일의 수온, 염분의 값으로 정의된다.
수괴는 광범위하게 존재하며, 수괴와 수괴와의 경계는 이러한 여러 성질이 급변하는 불연속대로 되어 있다. 각 수괴는 형성 당시의 특정 조건을 반영하고 있다.
- 수괴의 예 : 표층의 고염분 수괴는 아열대 지방의 왕성한 증발로 형성된 것이며, 3000m 아래 심층·저층 수괴는 남극 대륙 주위의 추운 극지방에서 빙하가 결빙할 때 밀도가 커져서 형성되어 침강하면서 형성된 것이다. 우리나라 동해 약 300m 아래에는 동해 수괴가 존재하는데 기온이 0~1℃, 염분이 34.0~34.1‰로 이는 겨울철 동해 북부 해상에서 형성되어 가라앉은 것이다.
- 수괴의 성인 : 바닷물의 수온과 염분은 냉각이나 가열 또는 증발과 강수에 의해 결정되며, 일단 해면을 떠나 침강한 후에는 다른 수괴와의 혼합에 의해서만 변할 수 있기 때문에 보존량으로 볼 수 있다. 수온과 염분은 해수의 근원을 추적하는 인자로서 사용될 수 있다. 일반적으로 해양에서 밀도가 서로 다른 두 수괴가 만나면 밀도가 큰 수괴는 밀도가 작은 수괴를 밀어 올리게 되므로 해수의 흐름을 형성하게 된다.
- 수괴의 판별 : 수괴를 판별할 때는 보통 수온-염분도(T-S diagram)를 이용한다. 이것은 수온(T), 염분(S)을 축으로 하고 이 수온-염분도에 어느 한 관측점에서 얻어진 각 깊이의 수온에 대한 염분값을 도표로 나타내어 판별한다. 같은 수괴의 T-S곡선은 계절 변화가 심한 표층부를 제외하면 거의 같은 형으로 나타난다.[3][4]
수괴의 정의[편집]
수괴로 정의되기 위해서는 3가지 조건을 충족하는 것이 필요하다. 첫째는 주변의 다른 수괴와 뚜렷하게 구별되는 물리적 특성(수온, 염분 등)을 보여야 하며, 둘째는 해당 특성이 비교적 넓은 영역에 걸쳐 유지되어야 하고, 마지막으로 이러한 수괴의 형성 과정이 알려져야 한다. 수괴의 이름을 정하는 일반적인 방법은 형성되거나 존재하는 지역의 명칭 뒤에 수심에 따른 위치의 이름을 붙인다(예: 북태평양 중층수). 수심에 따라 상층부에는 중앙수와 표층수가 있고 그 아래에 중층수, 심층수, 저층수가 있다. 중앙수는 환류의 내부에서 수온약층까지의 상층부 수괴이고 고위도의 상층부는 표층수이다. 이러한 일반적인 명칭 외에 해류의 이름을 딴 수괴도 있다.
대양에서 알려진 수괴의 대부분은 겨울철 표층에서 형성되어 심층으로 가라앉은 물이며 이는 주변 물보다 높은 용존산소 농도로부터 유추된다(예: 북대서양 심층수). 간혹 주변보다 훨씬 낮은 용존산소를 가져 오랫동안 정체되어 있던 물도 수괴로 명명되기도 한다(예: 북태평양 심층수). 수괴의 형성 역사는 반드시 수괴 형성 과정을 의미하는 것만은 아닐 수 있다. 동해나 지중해와 같은 연안해(marginal sea)에서는 대양으로부터 유입하는 물이 있으며 해당 바다 입장에서는 유입되는 물을 수괴로 명명하기도 한다(예: 대마 난류수). 일반적으로 수괴는 T-S 다이어그램을 통해 확인할 수 있다.[5]
수괴의 종류[편집]
많은 해역에서 수괴는 수직적으로 구분된다. 영구 수온약층(permanent thermocline)을 기준으로 그 위에 있는 상층 수괴(upper ocean water mass)에는 수온, 염분, 밀도가 수직적으로 일정한 층을 갖는 모드수(mode water) 등이 있다. 흔히 영구 수온약층 바로 아래에 있는 수괴는 중층수(intermediate water), 대서양, 인도양 및 다양한 연근해에서 정의되는 중앙수(central water), 그 아래에서 종종 정의되는 심층수(deep water), 그리고 가장 해저면 가까이에 분포하는 저층수(bottom water)로 구분된다.
예를 들면, 대서양 수온약층 상부에는 북대서양 아열대 모드수(North Atlantic Subtropical Mode Water)와 같은 모드수가 분포하고, 수온약층 아래에는 남극 중층수(Antarctic Intermediate Water, AAIW), 지중해 유출수(Mediterranean Overflow Water, MOW), 래브라도 중층수(Labrador Sea Water) 등 다양한 수괴가 분포하며, 그 아래에는 북대서양 심층수(North Atlantic Deep Water, NADW)와 해저면 부근의 남극 저층수(Antarctic Bottom Water, AABW) 및 덴마크 유출수(Denmark Overflow Water) 등이 분포한다.[5]
수괴의 중요성[편집]
물리적 특성(물성)을 나타내는 수온과 염분은 일부 화학적 추적자처럼 완전한 보존량이 되기 어려우나, 뚜렷한 열과 염의 공급이 없는 경우 그 물리적 특성도 오랜 기간 유지되는 경향이 있어 과거에는 특정 수괴의 물성을 추적함으로써 심층수 이동을 추정하는 데에 활용하였다. 이것은 특정 수괴가 주변의 성격이 다른 해수와 혼합되어 수괴의 특성을 완전히 잃어버릴 때까지 상당히 오랜 시간이 소요되기 때문이다. 특히 대기와 접촉하며 활발한 해양-대기 상호작용을 거치는 상층 수괴와 달리 심해의 수괴는 매우 보존적 특징을 보이는데, 이것은 영구 수온약층을 중심으로 상하층 간의 밀도가 큰 차이가 있어 수직적 혼합(vertical mixing) 혹은 밀도 간 혼합(diapycnal mixing)이 제한되기 때문이다. 또한, 해수의 물리적 특성으로 결정되는 밀도 구조는 지형류 균형(geostrophic balance)을 통해 수괴의 이동과 열, 염, 물질 수송을 추정하는 데에 활용되고 있다.[5]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
