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저층수

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저층수(底層水, bottom water)는 바다나 호수의 밑바닥 가까이에 있는 물을 말한다. 해양에서는 보통 4,000ｍ 이상 깊이의 물을 이르는데, 남극에서 시작되어 삼대양으로 이동하는 것으로 본다.

개요

저층수는 전 세계 대양(ocean)의 4000m 이상 깊은 심해의 해저를 차지하는 수괴이다. 심층수는 4000m 이상의 깊은 해저를 차지하는 수괴이다. 그리고 상층수, 중층수, 저층수를 제외한 대부분의 해저를 심층수라고 하는데, 사실상 남극해저를 제외하고는 저층수와 심층수의 구별이 확실하게 되는 것은 아니다. 심층수, 저층수는 남극 주변과 북대서양 북서부에서 형성된다.

남극에서 형성되는 저층수로는 남극저층수(AABW)가 있다. 남극저층수가 형성되는 지역으로는 웨델해(Weddell Sea)와 로스해(Ross Sea)를 꼽을 수 있으나 다른 지역의 대륙붕에서 형성되기도 한다. 이 대륙붕 지역은 빙하로 둘러싸여 있고, 결빙(물이 얼어 빙하가 만들어지는 현상)이 일어나는 과정에서 주변 해수의 염분이 높아짐에 따라(바닷물이 얼때는 얼음이 만들어지는 과정에서 염류가 물로 빠져 나온다. 결빙이 일어나면 주변 해수는 염분이 높아지게 된다.) 수온이 낮고 염분이 높은 고밀도의 해수가 형성된다. 이 해수의 밀도가 세계 대양의 해수 중 가장 밀도가 높아 다른 지역으로 이동하여 해저를 따라 흐르는 저층수가 되는 것이다.

남극저층수는 이 주변을 돌고 있는 대양의 표층 순환인 환남극 해류를 통과하면서 혼합이 일어나기 때문에 인도양이나 태평양에서는 환남극수(CPW : Circumpolar Water, ACW : Antarctic Circumpolar Water)라고도 한다. 저층수는 남극 주변에서 형성되어 적도를 거쳐 북반구로 이동해오면서 위로 상승하고 심층수와 혼합이 일어난다. 태평양에서는 적도를 지나면서 저층수의 성질을 많이 잃어 태평양 심층수(PDW : Pacific Deep Water) 위로 올라와 혼합이 되면서 사라진다. 저층수의 유속은 용존 산소량이나 염화불화탄소(CFC : Chlorofluorocarbon)량의 감소를 이용해 계산하기도 한다. 즉, 적도 지역의 용존 산소량이나 CFC의 양이 처음 형성되어 출발한 지역보다 얼마나 줄어들었는가로 물의 나이가 얼마인지를 추정하고, 출발 지점으로부터의 거리가 어느 정도인지 알 수 있으므로 심층순환의 유속도 대략 계산할 수 있는 것이다.

2007년 8월에 발표된 사이언스데일리라는 미국 과학 잡지의 기사에 의하면 남극저층수 온도가 15년 동안 매년 0.0028°C씩 상승하고 있다고 한다. 또한 빙하가 계속 녹고 있어 수온이나 염분을 크게 변화시킴에 따라 저층수의 형성에 변화가 일어나고 있다. 한편, 지중해와 홍해에서는 해수면의 증발이 많이 발생하고 강수량은 적어서 고밀도의 해수가 형성된다. 이러한 해수가 브롤터해협, 바브엘만데브해협, 아덴만을 지나 북대서양과 인도양으로 흘러나가서 각각 북대서양과 인도양의 중층수나 심층수를 이루게 된다.[1]

남극저층수

남극저층수(Antarctic Bottom Water(AABW), 南極底層水)는 남극 주변에서 형성되어 전 세계 바다의 저층을 흐르는 세계 최고 고밀도의 해수이다. 남극 주변 연안에서 겨울철에 깊은 곳까지 나타나는 대류에 의해 형성되는 수괴로 특히 웨델해(Weddell Sea)와 로스해(Ross Sea)해를 꼽을 수 있으나 다른 지역의 대륙붕에서 형성되기도 한다. 웨델해에서 형성된 남극저층수는 주로 대서양 해저로 유입되고, 로스해에서 형성된 남극저층수는 태평양 해저로 유입된다.

남극저층수는 세계 최고밀도라 전세계 대양 분지의 4,000m 이하에서 발견된다. 남극 연안에서 처음 형성될 당시에는 해수의 어는점인 -1.9℃에 가까운데, 이 주변을 돌고 있는 대양의 표층 순환인 환남극 해류를 통과하면서 혼합이 일어나 염분 34.7 psu(pratical salinity unit. 1kg의 해수에 34.7g의 염류가 있음을 의미한다. 예전에는 ‰(permill. 퍼밀)이라는 단위를 사용했으나 최근에는 psu라는 단위를 주로 사용한다.), 수온 +0.3℃의 전형적인 특징을 갖게 된다. 이러한 형성과정때문에 인도양이나 태평양에서는 환남극수(CPW:Antarctic Circumpolar Water)라고도 한다.[2]

대서양의 심층순환

남극 저층수(남극 바닥수, Antarctic Bottom Water, AABW)는 남극 주변 연안에서 표층 냉각과 해빙의 염분 방출(brine rejection) 과정에서 무거워진 해수가 심층으로 가라앉으며 형성된다. 해수가 침강하면서 수온, 염분은 다르지만 밀도가 동일한 주변 해수와 혼합하면서 카벨링(cabbeling) 과정을 거쳐 원래의 해수보다 밀도가 더욱 커지게 된다.

남극 저층수가 생성되는 정확한 해역은 주로 코츠랜드(Coats Land)와 남극반도 사이의 웨들해(Weddell Sea), 빅토리아랜드(Victoria Land)와 마리버드랜드(Marie Byrd Land) 사이에 위치한 로스해(Ross Sea) 그리고 남극 대륙 지역인 아델리랜드(Adélie Land) 앞바다이다. 정량적으로는 웨들해 저층수(Weddell Sea Bottom Water)가 약 77%, 로스해 저층수(Ross Sea Bottom Water)가 20%, 아델리 저층수(Adélie Bottom Water)가 3%를 차지한다고 알려져 있다. 최근 일본의 홋카이도 대학교의 저온 과학 연구소에서는 단리곶(Cape Darnley) 폴리냐(polynya)에서도 남극 저층수가 생성된다는 결과를 발표했다.

이렇게 형성된 심층수는 태평양, 대서양 그리고 인도양으로 퍼져 나가 전 세계 심층 해양의 30~40%를 차지하고 있다. 남극 저층수 평균 수온은 -0.8~0℃, 염분은 34.6~34.7에 분포한다. 밀도는 일부 지중해의 국지적인 고밀도 해역(1.030g/cm3)을 제외하면 평균 1.0279g/cm3로 전 세계 대양의 해수 중 가장 밀도가 높다. 그러므로 심층까지 가라앉은 남극 저층수는 평균 수심 4,000m 이상 되는 대양의 해저면을 따라 1초에 수 cm에서 수십 cm의 속도로 흘러 전 지구 심층 순환의 대부분을 이루고 있다.

남대서양의 주요 수괴

웨들해에서 형성된 남극 저층수는 대서양 해저를 따라 적도 쪽으로 흐르면서 저층수를 공급하고, 그린란드 해역에서 형성된 북대서양 심층수(North Atlantic Deep Water, NADW)는 남하하여 이 저층수와 만나게 된다. 북대서양 심층수는 남극 저층수보다 밀도가 작고, 남극 중층수보다는 밀도가 크기 때문에 약 1,500~4,000m 깊이의 중간 수심에 위치하면서 남반구까지 확장된다. 또한 남극 저층수, 북대서양 심층수, 태평양 중층수 등이 혼합되어 형성되는 환남극 심층수(Circumpolar Deep Water, CDW)는 남극 표층수 아래 위치하여 남극 주변 수괴 중 가장 큰 부피를 차지한다. 특히 수심 300~600m에서는 1.5~2.5℃로 비교적 높은 수온을 나타내는데, 상대적으로 고온 고염의 주변 심층수의 대륙붕 유입은 최근 스웨이츠 빙하(Thwaites glacier), 파인 아일랜드 빙하(Pine Island glacier) 등의 급격한 붕괴에 대한 해양학적 원인으로 크게 주목받고 있다.[3]

대서양저층수

대서양저층수(大西洋底層水, Atlantic Bottom Water)는 대서양의 저층에 존재하는 수괴로서 크게 북대서양저층수와 남극저층수로 구성된다. 북대서양저층수는 아이슬란드와 그린랜드 사이에서 겨울철 표면냉각으로 침강한 수괴로 이루어지며 저층에서 덴마크해협을 지나 남쪽으로 천천히 이동한다. 이 덴마크해협으로 나오는 수온이 매우 낮고 밀도는 크고, 염분 최소를 특징적으로 가지는 수괴를 북서대서양저층수(Northwest Atlantic Bottom Water)라 부른다. 대서양에 존재하는 또 다른 저층수는 남극에서 기원하며, 남극의 웨델해에서 수온 -0.6℃ 정도, 염분 34.65 psu 정도의 남극저층수를 형성하고 남극에서 남대서양쪽으로 흘러 들어온다. 이 수괴는 북대서양심층수에 비해 밀도가 크기 때문에 남대서양의 서쪽 저층을 따라 천천히 북쪽으로 이동하여 남극에서 먼 북위 20°N에서도 발견된다.[4]

동영상

각주

  1. ↑ 〈저층수〉, 《두산백과》
  2. ↑ 〈남극저층수〉, 《두산백과》
  3. ↑ 〈남극 저층수〉, 《해양학백과》
  4. ↑ 〈대서양저층수〉, 《지구과학사전》

참고자료

같이 보기


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