해류의 흐름 - 지형류

이번에는 지난번 에크만 수송에 이어 지형류에 대한 이야기를 마저 해보고자 한다.

 

** 지난 에크만 수송에 관한 글 참고**

해류의 흐름 - 지형류 - 에크만 수송

해류의 흐름은 오랜 시간 일정한 방향으로 굉장히 큰 규모로 발생한다. 때문에 해류에는 필연적으로 전향력이 작용한다. 

북반구 저위도와 중위도 태평양을 예를들어 설명해 보고자 한다.

 

해류가 시작되는 근본적인 출발점은 우선 바람, 특히 큰 스케일의 대기대순환이다.

<그림 1. 대기대순환 모식도(출처 : zum학습백과)>

대기 대순환에 의해 북반구 저위도에서는 북동풍인 무역풍이, 중위도에서는 서풍인 편서풍이 우세하게 나타난다. 그런데 지난 포스팅에서 다루었던 것 처럼, 바람이 불기 시작하면, 해수는 바람의 방향으로 움직이는 것이 아니고, 평균적으로 바람 방향의 직각 오른쪽 방향으로 움직이게 된다(에크만 수송).

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<그림 2. 에크만 수송에의한 해수의 중앙 수렴에 많이 이용되는 교과서 그림(출처 : 비상 교과서 지구과학II)>

이로 인해 해수는 무역풍에 의해 북상, 편서풍에의해 남하하여 결국에는 위의 그림처럼 중앙으로 모이게 된다.(여기서 모인 중심은 약간 서쪽으로 편향되는데 이는 지난 포스팅에서 다룬 서안강화현상을 참조)

 

서안경계류와 서안강화현상(feat. 와도)

<그림 3. 지형류 평형 모식도>

<그림 4. 지형류 평형 모식도 2>

물은 당연히 높은곳에서 낮은곳으로 흐른다. 따라서 중앙에 몰린 해수는 당연히 아래로 내려가려 한다. 이 방향이 수압경도력이다.(물을 흐르게 하는 힘. 수압경도력이라는 거창한 말을 썼지만 사실 어렵지 않다. 물은 당연히 많은 곳에서 적은 곳으로 흐른다. 많은 곳은 수압이 높은곳, 적은 곳은 수압이 낮은곳이다.) 수압경도력 방향으로 흐르기 시작하는 물은 전향력을 받고 우측으로 편향된다. (그림 3, 4) 전향력은 물체가 받는 속도에 비례하여 점점 증가한다. 처음 물방울의 속도는 느렸을 것이고, 전향력도 작았을 것이다. 그러다 계속 속도가 붙으니 전향력도 함께 증가한다. 그러다보면 언젠가는 수압경도력과 같아지는 순간이 온다. 

<그림 5. 지형류 평형 모식도>

그림 5는 전향력과 수압경도력이 같아진 순간을 나타냈다. 그림처럼 수압경도력은 북반구를 기준으로 저압 방향(흐름의 왼쪽), 전향력은 고압방향(흐름의 오른쪽)으로 작용한다. (남반구는 당연히 그 반대). 결국 물에 작용하는 알짜힘은 0. 물은 전향력 때문에 더이상 우측으로 쏠리지도, 수압경도력 때문에 더 낮은곳으로 가지도 못하고, 그림 2,3,4 의 에크만 수송에 의해 부풀어진 해수의 주변을 뱅뱅 돌게 된다. 

이렇게 수압경도력과 전향력이 평형을 이루는 상태로 흐르는 해류를 지형류라고 한다.

 

해류의 대부분은 지형류 평형상태라고 한다.