해수의 수온이나 염분은 해수 밀도에 영향을 주고, 해수의 흐름에도 변화를 줄 수 있는 매우 중요한 물리량이기 때문에 많은 과학자들이 해양을 연구할 때 반드시 측정하는 요소 중 하나이다. 보통 수온 - 염분도(T-S Diagram)라는 그래프에 이들을 표시하고, 각 해수층의 특성을 연구하기도 한다.
여기서는 염분에 대한 글을 써내려가려 한다. 해수의 염분에 주는 요소가 무엇인지, 그리고 이를 바탕으로 위도별 염분의 변화(남극과 북극의 특이한 패턴도 함께)가 나타나는 원인이 무엇인지 알아보고자 한다.
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해수의 염분 단위는 어째서 퍼밀(‰)에서 psu로 바뀌었을까?
환경에 따라 해수 1kg에 녹아있는 염분이 다르기 때문에 바닷물마다 염분의 양이 달라진다. 또한 미세한 염분의 차이로 바닷물의 흐름이 결정되는 경우도 있다. 따라서 해수의 염분을 측정하는
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1. 표층 해수의 염분 변화에 영향을 주는 요인
영향을 주는 요인이 여러가지가 있지만, 꼭 기억해야 하는 것은 증발량 - 강수량, 담수의 유입이 있다. 지역에 따라 다소간의 차이는 있겠지만 이들이 가장 큰 영향을 준다.
가. 증발량 - 강수량
증발량 - 강수량이라 쓰면 뭔가 어렵게 느껴지지만, 간단하다. 비가 적게 오고 바닷물이 쫄면(증발하면) 당연히 짜질 것이다. 반대로 상대적으로 비가 많이오고 적게 쫄면(증발하면) 당연히 싱거워질 것이다. 이를 (증발량 - 강수량) 수치로 표현하는데,
1) 증발량 - 강수량 > 0 ---> 증발이 많다. 바닷물이 쫄고 짜진다
2) 증발량 - 강수량 < 0 ---> 강수가 많다. 바닷물이 싱거워 진다
전세계의 위도별 해수 표층 염분의 변화는 바로 증발량 - 강수량에 가장 크게 지배된다. 증발량 - 강수량이 클 수록 증발이 많으니 바다의 염분은 증가하고, 증발량 - 강수량이 작을 수록 비가 많이 오니 바다의 염분은 낮아진다. 다시말해 증발량 - 강수량과 표층 염분은 비례관계를 보인다.
이와 관련하여 학생들이 수도 없이 많이 보는 그래프가 위 그래프이다. 앞서 설명한 내용처럼 (증발량 - 강수량)값과 표층 염분은 거의 비례하는 경향을 보이고 있다. 특이하게도 고위도 지방은 그 경향을 보이고 있지 않은데, 이는 뒤에서 설명할 예정이다.
그림 2는 대서양에서 측정한 증발량 - 강수량 값과(왼쪽), 표층 염분(오른쪽)을 나타낸 것이다. 약간의 차이(주로 대륙 주변에서 나타난다)는 있지만, 대체로 증발량 - 강수량과 표층 염분이 비례하고 있다.
전세계적 분포를 보아도 당연히 큰 차이를 보이지 않는다. 그림 3을 보자.
그림 3을 보아도 증발량 - 강수량 값이 높은 곳에서 염분이 높게 나타나고 있음을 알 수 있다.
나. 담수의 유입
전세계 표층 해수의 염분은 전반적으로 증발량과 강수량의 영향을 받으나 국지적으로 육지에서 흘러내려오는 담수의 영향 역시 크게 받는다. 큰 규모의 강이 흘러내려오는 지역이 이런 영향이 두드러지게 나타난다. 이런경우 강물이 흘러 들어오는곳에 인접한 표층 해수의 염분은 낮게 나타나는데, 이는 당연한 결과이다. 강물은 바닷물과 유사한 성분의 염분이 녹아있지 않기 때문에 당연히 싱거워지는 것이다.
그림 4는 2022년 2월 9일 기상청에서 제공한 우리나라 주변 염분 분포이다. 강물의 유입이 많은 서해바다에 염분이 특히 낮게 나타나는 것을 볼 수 있다. 특히 양쯔강이 흘러들어오는 곳에서 매우 작게 나타나고, 한강이 흘러 들어오는 곳에서도 염분이 낮은것을 알 수 있다. 또한 계절별 변동폭도 매우큰데, 기상청에서 여름철 데이터를 업데이트 하는데로 블로그에도 올릴 예정이다. 이는 기상청 홈페이지에서 얼마든지 볼 수 있다.(아래 링크 참고)
염분 > 해양순환 > 해상수치예측일기도 > 바다날씨
www.weather.go.kr
나사에서 인공위성 관측 데이터를 제공하기도 하는데, 나사에서 아마존 강의 계절별 유입량에 따른 표층 염분 변화도 굉장히 흥미롭다. 마찬가지로 아마존강이 유입되는 곳에서 염분이 매우 낮게 나타난다.
아마존강 인근 염분 수치의 변화는 나사에서 동영상으로도 제작하여 홈페이지에 개제 하였다. 아래 동영상 참고. 주로 비가 많이와 강물 유입이 많으면 주변 해수의 염분이 낮아지고, 비가 많이 안오면 강물의 유입양도 적어 해수 염분이 낮아지는 영역이 좁아진다. 이는 우리나라 주변 서해도 마찬가지이다.
2. 남극과 북극의 염분
위 그림에서 염분이 증발량 - 강수량의 영향을 가장 크게 받는다 언급하였는데, 남극과 북극의 고위도에서는 이런 경향이 보이지 않는다. 이는 증발량 - 강수량의 영향은 작고 다른 요인이 더 크게 작용한다는 의미이다.
위 그림을 보면 알 수 있듯, 고위도 지방은 수온이 매우 낮다. 이로인해 증발이 잘 발생하지 않는다. 그렇다고 강수량이 많지도 않다. 때문에 고위도는 증발량이나 강수량이 해수 염분에 큰 영향을 못주는 것이다.
북극의 경우 주변 바다가 대륙으로 둘러싸여 다량의 담수가 유입된다. 때문에 다른 해역에 비해 비교적 낮은 염분(30~34psu)을 보인다고 한다. 일반적인 세계지도는 원형인 지구를 쫙 펼쳐서 표현해 북극이 엄청 넓어 보여서 대륙으로 둘러싸인지 잘 보이지 않지만, 아래 그림과 같은 북극 주변을 위에서 본 그림을 보면 이를 확실히 알 수 있다.
남극도 마찬가지이다. 남극 주변의 대륙에서 녹아 내려온 얼음 덩어리들이 물에 동동 떠다니며 녹으면서 염분을 낮춘다. 더군다나 남극 주변에 흐르는 강한 흐름인 남극 순환류로 인해, 외부의 염분이 들어오기도 힘들다. 때문에 남극 주변의 염분도 전세계 표층 염분에 비해 비교적 낮게 유지된다. 결국 북극과 남극도 대륙에서 흘러오는 물의 양이 많아 염분이 낮게 유지된다는 결론에 도달한다.
신기한 해류 - 남극순환류
그림 1과 같은 전세계 해류 순환 시스템을 유심히 보면, 남쪽 아래에 특이한 해류가 하나 있다. 남극순환류라고 알려진 해류인데, 얼핏보면 무엇이 특이한지 잘 보이지 않는다. 그런데 가만히
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여기 제시한 내용 말고도 해수의 흐름, 해역의 폐쇄성 여부 등도 염분에 영향을 준다. 이런 내용들은 특이한 바다들의 사례를 소개하며 다룰 예정이다.
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