신기한 해류 적도반류(엘니뇨/적도반류와 함께)

<전세계 해류(출처 : zum 학습백과)>

일정한 방향으로 흐르는 바닷물의 흐름을 일반적으로 해류라고 한다. 해류가 발생하는 원인은 다양하다.

1) 바람에 의해 발생(취송류)

2) 해수 밀도차에 의해 발생(밀도류)

3) 해수 표면의 경사에 의해 발생(경사류)

4) 빈 틈을 매우기 위한 흐름(보류)

 

대부분의 표층해류는 취송류, 즉 바람에 의해 발생한다. 바람과 전향력에 의해 해류가 한 곳으로 몰리고 이로인해 발생하는 수압경도력과 전향력이 평형을 이루어 평균적으로 대기대순환 바람 방향과 평행한 방향의 흐름을 띄게 된다.(여기서는 적도반류에 대해 다루고자 하기 때문에 자세히 언급하지는 않겠습니다.)

위 그림은 교과서나 참고서에서 굉장히 많이 인용되는 그림이다. 사실 대기대순환에 의해 나타나는 무역풍, 편서풍, 극동풍이 직접적으로 해류를 끌고가는것은 아니지만, 어쨌든 여러 힘의 평형에 의해 해류의 방향과 대기대순환 바람의 방향은 비슷한 형태를 띄게 된다.

 

그런데 여기서 이상한 흐름이 하나 보인다. 바로 적도반류라는 흐름이다.

<대기대순환과 해류(출처 : https://www.pmfias.com/ocean-currents-factors-responsible-formation-ocean-currents-effects-ocean-currents/)>

국내 그림은 마음에 딱 드는 그림을 찾기 어려워 부득이 해외 사이트에서 그림을 가지고왔다. Eq.counter C라고 쓰여있는것이 적도반류이다. 그림을 보면 알 수 있듯, 적도반류는 무역풍의 붕향과 정 반대의 흐름을 보이고 있다.

 

적도반류는 북반구 위도 약 5도 부근에서 나타나는 해류로, 북반구의 무역풍과 남반구의 무역풍이 만나는 곳(열대수렴대, ITCZ)에서 나타나는 흐름이다.

 

그럼 적도반류는 왜 하필 바람 방향과 정 반대로 나타날까? 여기서 아주 간단하고 직관적인 형태로 알아보고자 한다.

반응형

기본적으로 적도반류는 지형류이다.

여기서 지형류 평형에 대해서는 자세히 다루지 않는다.(다음 포스팅에서 다룰 예정입니다.)

<위도별 해수표면 경사(출처 : 교육과정 평가원 모의고사)>

 위 그림은 평가원 모의고사에도 출제가 되었던 그림으로, 남북방향 위도별 해수의 연직 단면도 모식도이다. 그림에서 적도반류가 흐르는 곳은 C 위치이다. C를 기준으로 해수가 남쪽에서 북쪽으로 경사져 있다. 이번에는 아래 그림을 통해 적도 주변에 해수 경사가 왜 저런식으로 복잡한지를 볼 것이다.

적도를 기준으로하여 적도 보다 북쪽인 위도 0도~5도 사이에서는 남동 무역풍에 의한 에크만 수송이 북쪽을 향하여 해수는 북쪽으로 경사지게 되고, 적도보다 남쪽인 위도 0도 이하에서는 남동 무역풍에 의한 에크만 수송이 남쪽을 향하여 해수는 남쪽으로 경사진다(참고로 여기서 적도용승이 나타난다). 위도5~10도 부근은 적도 무풍대로 바람이 매우 약하다. 위도 5도 이상에서는 북동 무역풍에 의한 에크만 수송으로인해 해수가 북쪽으로 경사지게 된다. 이같은 복잡한 바람과 에크만 수송의 결과 위도 5도에서 10도 사이 적도 무풍대에서 표층 해수의 경사는 남쪽으로 경사지게 된다. 결국 이 지역에서 기압경도력은 북쪽으로, 전향력은 남쪽으로 작용하여 동쪽을 향하는 지형류가 만들어지고, 이것이 적도반류의 원인이 된다. 

 

참고로 남반구의 헤들리 순환과 북반구의 헤들리 순환은 정확히 적도지역에서 만나는게 아니라 이보다 고위도인 북반구 약 5도~10도 사이에서 만난다. 그래서 남동 무역풍이 북반구에도 살짝 걸쳐있는 것이며, 적도 수렴대가 약간 북반구에 쏠려 있는 것이다.

 

** 엘니뇨와 적도반류

이 부분은 추후 엘니뇨와 라니냐에 관한 포스팅을 할 때 다시 다룰 예정이나 여기서 살짝만 언급하고자 한다.

**엘니뇨와 라니냐에 대한 포스팅

엘니뇨와 라니냐 이해하기 - 해류의 변화와 남방진동지수

엘니뇨가 발생하면 무역풍이 약화되고, 북적도해류와 남적도해류가 약해진다. 여기서 한가지 참고할 부분은 적도잠류(크롬웰해류)이다. 크롬웰해류라고도 불리는 적도잠류는 말 그대로 표층 해류는 아니다. 이보다 약간 아래인 100~200m 수준의 깊이에서 동진하는 해류이며, 위도 약 0도 부근에서 형성된다. 사실 적도반류나 적도잠류같은 해류 자체가 위 설명보다는 훨씬 복잡한 형태이며, 지금도 많은 논문들이 쏟아져 나오고 있다. 엘니뇨와 라니냐 시기에 적도 잠류는 유의미하게 강해지기는 하나 적도 반류의 경우 경도에 따라서, 발생시기에 따라서도 다소간의 흐름에 차이가 발생한다고 한다. 그래서 교육과정의 테두리에서 자세히 다루기 어렵고 일반화하기도 굉장히 어렵다. 여기서 잠깐 미국 해양대기청에서 발간된 논문에 실린 그림 하나를 소개한다.

<계절별, 경도별 적도반류와 적도잠류의 흐름(155도)(출처 : Direct measurements of upper ocean currents and water properties across the tropical Pacific during the 1990's, Gregory C. Johnson, Bernadette M. Sloyan1, William S. Kessler, Kristene E. McTaggart)>

위 그림의 중앙 상단에 동글동글한 등속도선으로 표시된 것이 적도잠류, 이보다 오른쪽 상단에 동글동글한 것이 적도반류이다. 그림의 오른쪽 하단에 관측 날짜와 엘니뇨, 라니냐가 표시되어있다. 관측지역은 경도 155도이다. 적도반류가 월에따라 다소 편차가 있는데 어찌되었든 엘니뇨 시기에 다른 달보다 약간 속도가 빠르고 라니냐 시기에 확연히 빨라지는게 보인다. 하지만 월별로 보면 편차가 다소있다. 아래는 110도와 165도에서 관측한 내용이다.

<계절별, 경도별 적도반류와 적도잠류의 흐름(110도)(출처 : Direct measurements of upper ocean currents and water properties across the tropical Pacific during the 1990's, Gregory C. Johnson, Bernadette M. Sloyan1, William S. Kessler, Kristene E. McTaggart)>

<계절별, 경도별 적도반류와 적도잠류의 흐름(165도)(출처 : Direct measurements of upper ocean currents and water properties across the tropical Pacific during the 1990's, Gregory C. Johnson, Bernadette M. Sloyan1, William S. Kessler, Kristene E. McTaggart)>

적도 잠류는 라니냐 시기보다 엘니뇨 시기에 다소 느려지는 것이 보인다. 하지만 적도 반류는 경도나 시기에 따라 다소 편차가 있다.

 

이 밖에도 다른 연구 결과를 보면 북적도 반류나 남적도 반류에 따라 엘니뇨 시기에 서쪽의 흐름이 약해지거나 강해지고, 동쪽의 흐름이 약해지거나 강해지기도 한다고 한다. 그래서 일반화 하여 말하기 굉장히 조심스러운 부분이다. 

 

어찌되었든 엘니뇨 시기에 나타나는 결과를 요약하면

(1) 무역풍이 약화됨

(2) 북적도 해류나 남적도 해류, 적도잠류가 약해짐

(3) 적도 반류의 흐름은 경도에 따라 달라 약해지기도, 강해지기도 함

 

필자도 이 부분을 설명하기는 굉장히 조심스럽다. 엘니뇨와 라니냐에 관한 내용역시도 과학자들이 아직 풀지못한 과제이고 적도반류나 적도잠류의 흐름이 위와같이 교육과정 테두리에서 다루어지는 것 만큼 단순한 내용이 아니니 좀 더 지켜보고 기다려봐야 할 것 같다.

 

**아래 포스팅은 적도 잠류에 관한 포스팅입니다.

신기한 해류 - 적도잠류(크롬웰 해류)