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[이론강좌 18] 환경/큰바다
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우리는 활동에 영향을 줄 수 있는 환경적 특성에 대해 잘 알아야 하며, 어떻게 대처해야 하는지에 대해서도 잘 숙지하고 있어야 한다.
지구의 표면적은 510,000,000km2 이며, 70%인 361,000,000km2를 물이 덮고, 나머지 29.2%인 140,000,000km2 이 육지다. 지구의 6대륙인 아시아, 유럽, 북미, 남미, 대양주, 남극대륙은 태평양해분, 대서양해분, 인도양해분에 의해 갇혀 있다. 이 대양해분계를 세계대양(World Ocean)이라 한다.
세계의 대양에는 부속해(Adjacent Sea)가 있고, 이중 지중해(Medeteranean Sea)와 연해(Marginal Sea)로 구분한다. 지중해는 유럽의 이탈리아 부근의 유럽 지중해, 오스트리아-아시아 지중해, 아메리카 지중해가 있으며, 연해로는 베링해, 오츠크해, 동해, 황해 등이다.
태평양, 대서양 및 인도양의 3대양이 차지하는 면적은 전체 바다 면적의 80%에 해당하며 가장 깊은 태평양의 넓이는 거의 비슷한 다른 두 대양의 면적을 합한 것보다 더 넓다. 바다의 평균 깊이는 약 3,800m인데 비해 육지의 평균 높이는 8,400m이어서 지구의 지각을 기복이 없이 평탄하게 만들면 지구표면은 2,440m 수심의 바닷물로 덮이게 될 것이다. 바다에서 가장 깊은 곳은 태평양의 마리아나 해구로 그 수심이 11,034m에 달한다.
해저의 지형은 수심의 범위와 해저 경사의 크기에 따라 일반적으로 대륙주변부, 대양저, 대양저산맥이라는 3개의 기본적인 대지형으로 구분한다.
대륙주변부는 대륙에 인접해 있으며 대륙붕, 대륙사면, 대륙대라는 3개의 부분으로 되어 있다. 대륙붕은 해안에 가장 가까운 부분으로 경사가 평균 7°정도로 대단히 작다. 대륙붕은 대륙붕단이라고 하는 급격히 해저경사가 커지는 지형에 의해서 경계 지워지는데 그곳의 수심은 지역에 따라서 35∼240m정도로 큰 차이를 보인다.
대양의 면적과 평균수심
대륙붕의 평균 수심은 128m이고 전 해저면적의 7.6%를 차지하고 있으며 좋은 어장이 주로 이곳에 위치해있고 해저 광물자원의 유망한 채취장소로 주목되는 곳이기도 하다. 대륙붕의 경계인 대륙붕단으로부터 시작하는 평균 4°정도의 비교적 큰 해면경사를 갖는 부분을 대륙사면이라고 부르며 약 2,000m수심까지 뻗쳐있다. 대륙사면의 기슭에는 해저퇴적물로 덮여서 다시 경사가 완만한 지형을 이루며 대양저로 연결되는 대륙대가 있다.
해양에는 두 개 형태의 순환이 있다. 바람에 의한 풍성순환(風成盾環; Wind driven circulation)과 열염순환(熱鹽盾環; Thermohaline circulation)이다. 풍성순환은 전 지구의 표층해류를 대표하며, 열염순환은 심층순환을 나타낸다.
지구자전축과 태양의 궤도는 기울여저 있어 위도에 따라 달라 지표에 입사하는 태양복사량이 달라진다. 또한 지구의 자전은 태양복사열을 동-서 방향으로 분포시키며, 적도 지방에서 년중 가열된 열이 남북의 극지역으로 운반된다. 이와같이 지구를 둘러쌓고 있는 지역에 따라 열의 차이에 의해 대기의 순환은 바람을 유도하고, 대기의 순환과 해수의 온도차에 의한 이동은 해류를 유도하게 된다.
대양의 순환 에너지는 태양과 대기로부터 에너지를 받아서 순환하게 되므로 전 지구적인 표층풍계와 표면해류계가 거의 일치한다. 해수의 특성에 따라 해류가 생성되기도 하고 강하게 되거나 소멸되기도 한다.
열대와 아열대에서 존재하는 대순환류는 북반구에서 순환류가 시계방향으로 돌며, 남반구에서는 반시계방향으로 돈다.
아열대순환류(Sub-tropic gyre)는 고위도로 흘러갈 때 서쪽해안에서 강화되므로 서안강화(Westerly intensification)라하고 북태평양의 쿠로시오해류와 북대서양의 멕시코만류가 있다.
적도에서 북적도해류(北赤道海流)와 남적도해류(南赤道海流)와는 반대 방향인 적도반류(赤道反流; Equatorial counter current)가 흐른다. 남극주변 해역에서는 서에서 동으로 흐르는 서풍표류(西風漂流; West wind drift)가 흐른다.
심층해류(Deep sea currents)
심층류는 관측이 쉽지 않으나 심층의 해수는 이동하고 있다. 따라서 세계대양에서는 반드시 심층수의 이동인 심층해류가 존재하여 해양의 열수지를 조절해 주고 있다.
수괴(水塊; Water masses)는 온도, 염분 등의 해수의 성질이 비슷한 거대한 물덩어리를 말하며 세계대양수의 주요순환에 따라 몇 개로 구분한다.
세계대양의 주순환안에 있는 수괴를 중앙수(中央水; Central water)라 하고 아열대수렴역과 북극 및 남극수렴역 사이의 것을 아북극수(亞北極水; Subarctic water)와 아남극수(亞南極水; Sub-antarctic water)이다. 남극수렴역의 남쪽의 것을 환극수(環極水; Circumpolar water)라 한다.
다음과 같이 몇 개로 나눈다. 아열대수렴역 사이에 존재한다.
중앙수괴 바로 밑에 위치하며 남극 및 북극수렴역에서 형성된다. 이 수괴는 수심 1500m까지 확대된다.
심층수의 뚜렷한 원천은 북대서양의 Labrador해와 Irminger해인데 멕시코만류의 고염수와 아열대수와의 혼합에 의해 겨울철에 냉각되어 침강하여 중층수 밑으로 흐른다. 서서히 이동하여 무거운 남극저층수 위로 상승한다.
남극저층수는 세계대양 중 최고밀도를 나타낸다. 겨울철에 남극대륙 외부에 형성되며, 북으로 3개 대양과 연결되어 북위 300 까지 도달하기도 한다.
공기의 이동을 바람이라 한다. 전 지구적인 대기대순환에 의해 생성되는 탁월풍인 저위도에서의 북동무역풍(North-east trade wind)과 중위도의 편서풍(South-westerly), 고기압에서 저기압으로 공기의 이동에 의해 생기는 종관규모의 바람(Synoptic-scale wind)인 지균풍(Geostrophic wind)과 경도풍(Gradient wind), 연안의 육지와 해수의 온도차에 의해 생기는 중규모의 바람(Meso-scale wind)인 해륙풍(Sea and land breeze), 연안 육지의 지형 및 고도에 따라 생기는 국지풍(Local wind)인 곡풍(Valley wind)과 산풍(Mountain wind), 연안 육지의 지표가열에 의해 생기는 대류에 의해 유도되는 수평으로 부는 미규모바람(Micro-scale wind)이 복합적으로 작용하여 연안에서 바람을 형성한다.
대양(Open ocean)에서는 큰 규모의 바람인 대기대순환에 의한 바람이 지배적이며, 저위도에서의 북동무역풍(North-easterly)과 중위도의 편서풍(South-westerly)은 전 대양 위로 불고 있다.
대기의 순환 범선시대에는 이 무역풍에 의해 항해의 방향을 조절하기도 했다.
동해(East Sea)와 황해(Yellow Sea) 같은 부속해(Maginal sea) 또는 연안해(Adjacent sea)에서의 바람은 종관규모의 바람과 중규모의 바람의 합성에 의해 나타난다. 종관규모의 바람 즉 종관풍(Synoptic wind)인 지균풍(Geostrophic wind)은 등압면에 평행하게 부는 바람이다.
공기덩이가 정지상태에서 움직이기 시작할 때 고기압에서 저기압쪽으로 공기가 이동하며, 등압선에 직각으로 이동한다. 그러나 지구 자전에 의해 공기의 진행방향에 오른쪽 900로 작용하는 지구편향력(Coriolis force)에 의해 차츰 차츰 등압선에 평행하게 이동해 가므로 결국 등압선에 평행하게 부는 바람이 된다.
실제 지표부근에서는 지균풍이 지표면의 마찰(F)에 의해 등압선의 왼쪽에서 약 150에서 250정도의 각도를 이루면서 불게된다.
국지적인 지형, 해양과 육지의 열수지 차이와 불규칙한 지표거칠기에 따라 생성되는 바람을 말한다.
아침에 해가 뜨기 시작하면 열용량이 작은 육지가 먼저 가열되고 해수는 서서히 가열된다. 육지의 지표가 가열됨에 따라 지표에 접한 공기가 열을 전도 받아 가열되어 상승하게 된다. 따라서 육지에서 기압이 해양에서보다 낮아지므로 기압경도력이 생겨 해양으로부터 육지로 바람이 불기 시작하며, 해풍(Sea breeze)라 한다. 육지에서 상승한 바람은 지표부근과는 반대 방향인 해양으로 이동한다(역풍; Return flow).
동해지역에서 낮의 해풍 동해지역에서 해풍과 곡풍의 합성바람인 상향경사풍
낮에는 그림에서 서풍이 설악산맥 서쪽에서 동쪽 경사면으로 불어내려 오고 있다. 동시에 동해바다에서는 동풍의 바람이 불어오고 있다. 이 두 바람이 산맥의 동쪽 경사면에서 만나 상승한 후 동쪽으로 흘러간다. 실선내의 밑의 바람이 동풍인 해풍이고, 실선 밖의 바람이 종관규모의 서풍이다.
반대로 밤에는 육지의 지표가 빨리, 많이 식고, 해수는 서서히 식으며 조금만 식는다. 따라서 육지에서 해양으로 기압경도력이 생겨 육지에서 해양으로 바람(육풍; Land breeze)이 분다. 또한 산 정상과 계곡의 평지에서의 온도차 때문에 밤에 산 정상에서 평지로 부는 바람(산풍; Mountain wind)이 불어 내리므로 산풍과 육풍이 합처진 바람이 연안 육지에서 바다로 볼고, 강한 바람이 된다. 이때 산의 동쪽에 내부중력파(Internal Gravity Waves)가 발달한다.
우리나라와 같이 좁은 국토를 가진 나라의 경우 해륙풍의 범위는 20km 이내 이지만, 미국과 중국 등과 같은 넓은 대륙을 갖인 국가에서는 약 50km 이상까지 확장된다.
동해지역에서 육풍과 산풍의 합성바람인 하향경사풍
연안해역(Coastal seas)이나 외해역(Open seas)에서 해면 10m 고도에서 부는 바람을 해상풍이라 한다. 연안에서 부는 바람은 해수의 온도와 인접 산의 영향을 받아 복잡하게 생성되지만 외해에서는 지형영향이 없이 단지 기압의 배치상태에 의한 종관풍과 수온과 기온의 차 등에 의해서 생기는 대류에 의해 유도되는 수평바람이 합성되어 나타난다.
다음 일기도에서 고기압의 중심이 우리나라에 있을 때 황해에서의 해상풍이 남풍을 나타내고 있다. 황해 해상에 기상관측소가 없으므로 실재 해상풍을 파악하기가 어럽다. 단지 항해하는 선박에 의해 알수 있는데 기상상태를 선박에서 기상청으로 보고하는 경우가 매우 드물다. 일반적으로 일기도에서 등압선을 그려 대략적인 지균풍을 계산하여 해상풍으로 간주한다.
그러나 3차원적인 계산을 할 수 있는 수치모델에 의해 매우 정확하게 계산할 수 있을 정도로 기상학이 발달되어 있으며, 예측할 수도 있다. 아래의 그림은 수퍼컴푸터에 의해 계산된 특정일의 5월 우리나라 주위 해역에서 해상풍과 연안풍과 내륙풍을 나타내고 있다.
NAUI Course Director NAUI Nitrox diving Instructor ASHI CPR Instructor 김승규
팀 드레이크/team DRAKE
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