수온(水溫, water temperature)은 물의 온도를 가리킨다.
개요
수온은 물의 온도를 말하며 물이 가지는 물리적인 성질 중에서 가장 중요한 요소이다. 즉, 물의 물리적 성질 중에서 가장 중요한 요소이며, 물의 화학적 성질이나 생물환경 및 수리용(水利用) 면에 큰 영향을 주기 때문에 여러 측면에서 연구대상이 되고 있다. 인간이 이용하는 물에는 온천수, 하천수, 지하수, 호소 또는 저수지의 물로 나누어 생각할 수 있다. 또한, 수온은 해수의 온도를 의미하는 것으로, 해수 표면에서 해양과 대기사이의 열교환이 해수의 수온분포를 지배한다. 보통 해양에서 수온은 －2∼30℃ 사이의 변화 범위를 갖는다. 수온의 연직 분포는 수심이 깊어질수록 온도가 감소해서 해수는 수직적으로 표면혼합층, 수온약층 그리고 심해층과 같은 3개 층으로 나뉜다. 태양에너지를 흡수해서 따듯해진 표층해수는 바람과 냉각에 의해 혼합이 일어나 수온이 균일한 표면혼합층을 만들게 된다.
순수한 물은 0°C에서 얼지만 해수는 염류를 포함하고 있어서 그 온도에서 빙점에 도달하지 않는다. 영하에서도 얼지 않는 해수가 존재하여서 수온은 대략 –2°C의 하한을 가진다. 표면혼합층 아래 부분에는 수심이 깊어짐에 따라 온도가 급히 감소하는 수온약층이 존재하고, 그 아래에는 수온 변화가 거의 없는 저온의 수온 분포를 가진 심해층이 위치하게 된다. 수온의 수평 분포는 지역적으로 해류의 존재, 하천수의 유입, 해안선의 유무 등에 의해 수평 수온분포가 영향을 받게 된다. 대양에서는 수평 등치선이 위도와 평행하게 형성되며, 적도에서 극 쪽으로 갈수록 수온이 감소하는 경향을 보인다.[1][2][3]
수온의 연직 분포
고위도, 중위도, 열대 해역에서 해양 수온의 연직 분포 (출처: 서울대학교 위성해양학연구실)
수온은 수심이 깊어질수록 감소하는데 크게 3개 층으로 연직 분포를 나누어 볼 수 있다. 바람에 의한 활발한 혼합이 이루어져서 수온이 연직적으로 거의 일정한 혼합층(mixed layer), 깊이에 따라 수온이 급격히 감소하는 수온약층(thermocline), 그리고 수온의 변화가 매우 적은 심해층이 있다. 혼합층은 중위도에 잘 발달되어 있으나 열대지방은 바람이 약하여 매우 얇다. 여름철 중위도에서는 계절적 수온약층이 상대적으로 얕은 수심에 발달한다. 겨울과 봄철의 고위도에서는 혼합층과 수온약층으로 구분하기 어려울 정도로 해수 수층 전체가 거의 동일한 수온을 가진다.[3]
수온의 범위
전구 해양 수온의 빈도수(%) 분포 (출처: 서울대학교 위성해양학연구실)
해양의 표층은 태양 복사의 유입 등으로 수온이 상대적으로 높지만, 수심이 수천 m인 심층까지 모두 포함하여 전 대양의 수온 분포를 조사해 보면 수온의 빈도수가 가장 큰 범위는 0~2°C이고 그 다음이 2~4°C 범위에 분포해 있다. 이는 대부분의 해양 수온이 매우 낮은 4°C 이하의 저온 상태로 있다는 것을 의미한다. 실제로 해수 전체 부피의 약 75% 정도가 0~4°C 사이에 분포한다.
오른쪽 그림은 WOA(World Ocean Atlas) 수온 자료를 이용하여 매우 깊은 심층을 제외한 수심 0~3000m 사이의 해수 수온의 빈도수를 백분율로 나타낸 것이다. 0~2°C 수온 범위에 40.8%로 가장 많이 분포해 있고, 2~4°C도 28.5%에 달하는 것으로 나타난다. 매우 맑은 해수에서도 해수면을 통해 유입되는 태양 복사에너지의 대부분은 표층 1m 이내에서 50% 정도가 흡수되고, 100m 깊이에는 1%보다 적은 양이 도달하기 때문에 심층의 해수는 수온이 매우 낮은 상태를 유지하고 있다.[3]
수온 측정 방법
수온은 해수 채수가 가능할 경우 수온계로 직접 측정이 가능하지만, 일반적으로 전기전도도가 온도의 함수임을 이용하여 CTD(Conductivity, Temperature, Depth)를 활용하여 수온을 측정한다. 해수 표층 수온의 대부분은 표층 뜰개(surface drifter)가 자유롭게 떠다니면서 해수면 아래 15~20cm를 측정하고 있다. ARGO(Array for Real-time Geostrophic Oceanography) 중층 프로트는 부력을 조절하여 해수면에서부터 2000m까지 수온을 관측하며, 표층으로 다시 부상한 후 인공위성으로 수온 자료를 송신한다. ARGO는 지상에서 해상으로 가지 않더라도 중/심층의 수온 자료를 수집할 수 있게 해준다.[3]
기타 특징
수심(0m, 500m, 1000m, 3000m)에 따른 해수 수온의 공간적 분포 (출처: 서울대학교 위성해양학연구실)
표층 수온의 공간분포와 계절 변화
표층 수온은 일반적으로 위도에 따라 변하며 저위도에서 높고 고위도에서 낮은 분포를 보이고, 겨울에 낮고 여름에 높은, 계절에 따른 변동 특성을 보인다. 북반구에서는 대략 2월 중순에 최저가 되며 8월 중순 혹은 말경에 최고의 수온이 나타난다. 주어진 지점에서 일 년 동안 변화하는 수온의 연진폭은 해역마다 다양한 크기를 가지며 고위도로 갈수록 시간에 따른 연간 변화 범위가 크다.
해수 수온의 공간적 분포는 한류와 난류의 분포와 관계가 있고, 수심이 얕아 조석이 크고 조류가 센 해역에서는 강한 연직 혼합으로 인하여 주변보다 상대적으로 낮은 표층 수온이 나타난다. 바람에 의해 혼합이 활발한 해역에서도 비교적 낮은 해수 온도가 분포하고, 바람이 연안과 평행하게 일정한 방향으로 불어서 출현하는 연안 용승 해역에서도 낮은 수온을 보인다. 그 외에도 해양의 내부파가 전파될 때 수 분에서 수 시간의 주기를 가지고 주기적으로 수온이 변동하기도 한다.[3]
수심에 따른 수온의 공간분포
측기들이 관측한 해양실측 수온 자료를 이용하여 수온의 수십 년 평균장을 산출한 WOA 수온장이고, 수심 0m, 500m, 1000m, 3000m의 현장 관측 자료를 퍼텐셜 온도(또는 온위, potential temperature)로 환산하여 나타냈다. 퍼텐셜 수온은 각 깊이에서 직접 측정한 수온을 단열적으로 해수면까지 끌어 올렸을 때 해수가 가지는 온도이다. 표층에서는 수온이 –2~30°C의 범위에 분포하지만 깊은 수심으로 내려갈수록 현격하게 감소함을 볼 수 있다. 500m에서는 멕시코만류가 최고 18°C 정도이고, 3000m로 내려가면 전체 3~5°C 이하의 해수가 존재함을 알 수 있다. 적도 부근에서 첫 번째와 마지막 수온 분포를 비교해 보면 표층과 3000m 심층의 수온 차이가 20~30°C정도로 매우 큼을 볼 수 있다.[3]
동영상
각주
참고자료
- 〈수온〉, 《네이버 국어사전》
- 〈수온〉, 《위키백과》
- 〈수온〉, 《용어해설》
- 〈수온〉, 《두산백과》
- 〈수온〉, 《지구과학사전》
- 〈수온〉, 《해양학백과》
같이 보기
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