용승
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1. 개요
용승은 심해의 차갑고 영양염류가 풍부한 물이 해수면으로 상승하는 현상으로, 바람, 코리올리 효과, 에크만 수송 등의 요인에 의해 발생한다. 연안 용승, 적도 용승, 남극해 용승 등 다양한 유형이 있으며, 특히 연안 용승은 어업에 중요한 영향을 미친다. 용승 지역은 식물성 플랑크톤의 번성을 촉진하여 먹이 사슬을 활성화시키고, 높은 생산성을 유지하며, 기후에도 영향을 미친다. 상업적 어업과 엘니뇨 현상은 용승 생태계를 위협하는 요인이다.
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| 용승 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 바람에 의해 해수 표면이 이동하면서 발생하는 해양 현상 |
| 특징 | 해수면의 상승 또는 하강을 유발 표층 해수의 이동을 동반 |
| 유형 | |
| 연안 용승 | 에크만 수송에 의해 발생 |
| 적도 용승 | 무역풍에 의해 발생 |
| 대양 용승 | 해저 지형 또는 해류의 상호 작용에 의해 발생 |
| 원리 | |
| 에크만 수송 | 바람의 방향에 대해 특정 각도로 해수가 이동하는 현상 (북반구: 90도 오른쪽, 남반구: 90도 왼쪽) |
| 밀도 차이 | 깊이에 따른 수온과 염분의 차이에 의해 발생 |
| 영향 | |
| 생태계 | 심해의 영양분이 풍부한 물을 표층으로 이동시켜 플랑크톤 번성 촉진 어류 및 해양 생물의 먹이 공급 |
| 기후 | 해수면 온도 변화를 통해 지역 기후에 영향 탄소 순환에 기여 |
| 관련 현상 | |
| 적조 | 용승으로 인해 유해 플랑크톤이 번성하여 발생할 수 있음 |
| 엘니뇨 | 태평양의 해수면 온도 변화와 관련된 기후 현상으로, 용승에 영향을 미침 |
| 참고 자료 | |
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2. 발생 메커니즘
일반적으로 표층 해수와 심층 해수는 온도나 염분 농도 등의 차이로 인해 서로 잘 섞이지 않는다. 또한 표층과 심층에는 각각 독립된 해류가 존재하며, 이 두 해류가 연결되는 곳은 지구상에서 극히 일부 지역에 불과하다. 그러나 특정 조건을 만족하는 곳에서는 심층에서 표층으로 일시적 또는 장기적으로 해수가 솟아오르는 흐름이 발생하는데, 이를 '''용승'''이라고 부른다.
용승은 전체 해양 면적의 0.1% 정도에 불과하지만, 해양 생태계에서 매우 중요한 역할을 한다. 심해의 영양염류가 해양 표면으로 유입되어 식물 플랑크톤의 증식을 유도하고, 이는 상위 영양 단계의 생물 증가로 이어지기 때문이다. 용승이 일어나는 해역은 좋은 어장이 형성되어 인간에게도 혜택을 준다.
세계의 바다는 크게 표층수가 침강하는 해역, 심층수가 해면으로 용승하는 해역, 그리고 중간 해역으로 나눌 수 있다. 이 중 용승 해역은 식물성 플랑크톤 번식에 필요한 영양 염류가 심층에서 무한정 공급되기 때문에 매우 중요하다. 쿠로시오 해류처럼 용승이 일어나기 어려운 해류에서도 역학적으로 용승이 발생할 수 있다.
용승 속도는 매우 느려 관측이 어려우며, 특정 지역에서 해면의 바닷물이 사방으로 발산하는 정도를 통해 이론적으로 추정할 수 있을 뿐이다. 방사성 물질을 이용한 추적 시도도 있었으나, 미세한 용승 속도 측정은 쉽지 않다.
냉수괴처럼 시계 반대 방향(북반구 기준)으로 흐르는 물덩어리에서는 용승이 일어나며, 시계 방향으로 흐르는 물덩어리에서는 침강이 일어난다. 구로시오 해류 남쪽의 아열대 바다는 거대한 침강 해역이며, 대서양 만류 바깥쪽의 살가소 해는 투명도가 60m~70m에 달한다. 이러한 침강 해역에는 생물이 거의 없다.
2. 1. 바람
해상에서 바람(며칠 동안 같은 방향으로 계속 부는 기류)이 불면 코리올리 힘에 의해 북반구에서는 바람의 흐름에 대해 직각 오른쪽 방향으로 해수가 이동한다. 이것을 에크만 수송이라고 한다[22]。남반구에서는 코리올리 힘의 방향이 북반구와 반대가 되므로 해수는 직각 왼쪽 방향으로 이동한다.상승류를 유발하는 세 가지 주요 요인은 바람, 코리올리 효과, 에크만 수송이다. 이들은 다양한 유형의 상승류에 따라 다르게 작용하지만, 일반적인 영향은 동일하다.[6] 상승류의 전반적인 과정에서 바람이 특정 방향으로 해수면을 가로질러 불어 바람-물 상호작용을 일으킨다. 바람의 결과로 물은 코리올리 힘과 에크만 수송으로 인해 바람 방향에서 90도 순방향으로 이동한다. 에크만 수송은 물의 표층이 바람 방향에서 약 45도 각도로 이동하게 하고, 그 층과 그 아래 층 사이의 마찰로 인해 연속적인 층이 같은 방향으로 이동하게 한다. 이것은 물 기둥 아래로 이동하는 물의 나선을 초래한다. 그런 다음 물의 이동 방향을 결정하는 것은 코리올리 힘이다. 북반구에서는 물이 바람 방향의 오른쪽으로 이동하며, 남반구에서는 물이 바람의 왼쪽으로 이동한다.[7] 이 물의 순 이동이 발산하는 경우, 손실된 물을 대체하기 위해 심층수의 상승류가 발생한다.[2][6]
2. 2. 코리올리 효과
해상에서 바람이 며칠 동안 같은 방향으로 계속 불면 코리올리 효과에 의해 북반구에서는 바람의 흐름에 대해 직각 오른쪽 방향으로 해수가 이동한다. 이것을 에크만 수송이라고 한다.[22] 남반구에서는 코리올리 힘의 방향이 북반구와 반대가 되므로 해수는 직각 왼쪽 방향으로 이동한다.상승류를 유발하기 위해 함께 작용하는 세 가지 주요 요인은 바람, 코리올리 효과, 에크만 수송이다. 이들은 다양한 유형의 상승류에 따라 다르게 작용하지만, 일반적인 영향은 동일하다.[6] 상승류의 전반적인 과정에서 바람이 특정 방향으로 해수면을 가로질러 불어 바람-물 상호작용을 일으킨다. 바람의 결과로 물은 코리올리 힘과 에크만 수송으로 인해 바람 방향에서 90도 순방향으로 이동한다. 에크만 수송은 물의 표층이 바람 방향에서 약 45도 각도로 이동하게 하고, 그 층과 그 아래 층 사이의 마찰로 인해 연속적인 층이 같은 방향으로 이동하게 한다. 이것은 물 기둥 아래로 이동하는 물의 나선을 초래한다. 그런 다음 물의 이동 방향을 결정하는 것은 코리올리 힘이다. 북반구에서는 물이 바람 방향의 오른쪽으로 이동한다. 남반구에서는 물이 바람의 왼쪽으로 이동한다.[7] 이 물의 순 이동이 발산하는 경우, 손실된 물을 대체하기 위해 심층수의 상승류가 발생한다.[2][6]
2. 3. 에크만 수송
바람, 코리올리 효과, 에크만 수송은 상승류를 유발하는 세 가지 주요 요인이다. 이들은 다양한 유형의 상승류에 따라 다르게 작용하지만, 일반적인 영향은 동일하다.[6] 바람이 특정 방향으로 해수면을 가로질러 불면 바람-물 상호작용이 일어난다. 바람의 결과로 물은 코리올리 힘과 에크만 수송으로 인해 바람 방향에서 90도 순방향으로 이동한다. 에크만 수송은 물의 표층이 바람 방향에서 약 45도 각도로 이동하게 하고, 그 층과 그 아래 층 사이의 마찰로 인해 연속적인 층이 같은 방향으로 이동하게 한다. 이것은 물 기둥 아래로 이동하는 물의 나선을 초래한다. 물의 이동 방향은 코리올리 힘에 의해 결정된다. 북반구에서는 물이 바람 방향의 오른쪽으로, 남반구에서는 바람의 왼쪽으로 이동한다.[7] 이 물의 순 이동이 발산하면, 손실된 물을 대체하기 위해 심층수의 상승류가 발생한다.[2][6]해상에서 바람(며칠 동안 같은 방향으로 계속 부는 기류)이 불면 코리올리 힘에 의해 북반구에서는 바람의 흐름에 대해 직각 오른쪽 방향으로 해수가 이동한다. 이것을 에크만 수송이라고 한다.[22] 남반구에서는 코리올리 힘의 방향이 북반구와 반대가 되므로 해수는 직각 왼쪽 방향으로 이동한다.
2. 3. 1. 연안 용승
연안 용승은 가장 잘 알려진 용승 유형으로, 세계에서 가장 생산성이 높은 어업을 지원하여 인간 활동과 가장 밀접하게 관련되어 있다. 연안 용승은 풍향이 해안선과 평행하고 풍력으로 생성된 해류가 발생할 때 일어난다. 풍력으로 생성된 해류는 코리올리 효과 때문에 북반구에서는 바람의 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 편향된다. 그 결과, 표층수의 순 이동이 바람 방향에 직각으로 발생하며, 이를 에크만 수송(에크만 나선 참조)이라고 한다. 에크만 수송이 해안에서 멀어질 때, 멀어져 가는 표층수는 더 깊고 차갑고 밀도가 높은 물로 대체된다.[5] 일반적으로 이 용승 과정은 하루에 약 5m에서 10m의 속도로 발생하지만, 용승 속도와 해안 근접성은 바람의 세기와 거리에 따라 달라질 수 있다.[2][8]심해는 질산염, 인산염, 규산 등 영양분이 풍부하며, 이들은 표층수에서 가라앉는 유기물(사멸/부스러기 플랑크톤)의 분해 결과이다. 이러한 영양분이 표면으로 올라오면, 용해된 CO2 (이산화 탄소) 및 태양의 빛 에너지와 함께 식물성 플랑크톤에 의해 광합성 과정을 통해 유기 화합물을 생산하는 데 사용된다. 따라서 용승 지역은 다른 해양 지역보다 1차 생산량(식물성 플랑크톤에 의해 고정된 탄소의 양)이 매우 높다. 용승 지역은 전 세계 해양 생산량의 약 50%를 차지한다.[9] 높은 1차 생산은 식물성 플랑크톤이 해양 먹이 사슬의 기초를 이루기 때문에 먹이 사슬을 따라 전파된다.[10]
먹이 사슬은 다음과 같다.
연안 용승은 일부 지역에서 연중 지속적으로 존재하며("주요 연안 용승 시스템"), 다른 지역에서는 특정 달에만 발생한다("계절적 연안 용승 시스템"). 이러한 용승 시스템 중 다수는 비교적 높은 탄소 생산성과 관련되어 대형 해양 생태계로 분류된다.[12]
전 세계적으로 용승 지역과 관련된 5개의 주요 연안 해류가 있다.
이 해류들은 모두 주요 어업을 지원한다. 연안 용승이 주로 발생하는 4개의 주요 동쪽 경계 해류는 카나리아 해류, 벵겔라 해류, 캘리포니아 해류, 훔볼트 해류이다.[13] 벵겔라 해류는 남대서양 환류의 동쪽 경계이며, 북부 및 남부 하위 시스템으로 나눌 수 있다. 두 하위 시스템은 뤼데리츠 해안의 영구적인 용승 지역으로 구분되며, 이곳은 세계에서 가장 강한 용승 지역이다. 캘리포니아 해류 시스템(CCS)은 북태평양의 동쪽 경계 해류이며, 북부와 남부로 나뉜다. 이 시스템의 분할은 남부의 약한 용승과 북부의 강한 용승으로 인해 포인트 컨셉션에서 발생한다. 카나리아 해류는 북대서양 환류의 동쪽 경계 해류이며, 카나리아 제도 때문에 분리되어 있다. 훔볼트 해류(페루 해류)는 페루에서 칠레까지 남아메리카 해안을 따라 서쪽으로 흐르며, 최대 1,000km 떨어진 해안까지 뻗어 있다.[9] 이 4개의 동쪽 경계 해류는 해양 연안 용승 지역의 대부분을 구성한다.
북반구 대륙 서안에서 남쪽으로 부는 바람(북풍)이 불면, 바람의 응력과 전향력의 합력으로 해수가 서쪽(해안에서 먼바다)으로 이동한다. 그러면 줄어든 해수를 보충하기 위해 심층에서 대륙 사면을 따라 해수가 솟아오른다. 이를 '''연안 용승'''이라고 한다. 캘리포니아주나 페루 연안이 이에 해당하며, 실제로 연안 용승이 발생하는 지역으로 알려져 있다.
대륙 동안에서 북쪽으로 부는 바람(남풍)이 불어도 같은 현상이 일어난다. 남반구에서는 대륙 서안에서는 남풍, 동안에서는 북풍이 불면서 용승이 발생한다.
2. 3. 2. 적도 용승
적도에서의 용승은 실제로 이동하는 열대 수렴대(ITCZ)와 관련이 있으며, 적도 바로 북쪽 또는 남쪽에 위치하는 경우가 많다. 동풍(서풍)인 무역풍이 북동쪽과 남동쪽에서 불어와 적도를 따라 수렴하여 서쪽으로 불어 ITCZ를 형성한다. 적도에는 코리올리 힘이 없지만, 용승은 적도 북쪽과 남쪽에서 여전히 발생한다. 이로 인해 발산이 일어나고, 더 밀도가 높은 영양분이 풍부한 물이 아래에서 용승하며, 태평양의 적도 지역이 높은 식물성 플랑크톤 농도의 넓은 선으로 우주에서 감지될 수 있다는 놀라운 결과를 낳는다.[4]
적도 부근에서는 무역풍이라는 동쪽으로 부는 바람이 불기 때문에, 에크만 수송에 의해 북반구에서는 진행 방향 오른쪽, 즉 북쪽으로 향하는 해류가 발생하고, 남반구에서는 남쪽으로 향하는 해류가 발생한다. 그러면 적도의 표층에는 해수가 없어지므로, 이를 보충하기 위해 심해에서 해수가 솟아오른다. 이것이 적도 용승이다.
2. 4. 기타 용승
세계의 바다는 표면의 바닷물이 가라앉는 해역, 깊은 곳의 바닷물이 해면으로 올라오는 용승 해역, 그리고 중간 해역으로 크게 분류할 수 있다. 이 중 용승 해역은 식물성 플랑크톤이 번식할 때 필요한 영양 염류가 깊은 곳에서 무한정 공급되기 때문에 매우 중요하다. 이 해역은 풍요롭고 바닷물 색깔도 황록색이다. 쿠로시오 해류처럼 용승이 일어나기 어려운 해류라도 역학적으로 용승이 일어날 수 있다.용승의 속도는 매우 느려 관측이 불가능할 정도이다. 특정 지역에서 해면의 바닷물이 사방으로 발산하는 정도를 통해 용승 속도를 이론적으로 추정할 수 있을 뿐이다. 방사성 물질을 이용한 추적 시도도 있었으나, 미세한 용승 속도 측정은 쉽지 않다.
냉수괴처럼 시계 반대 방향(북반구 기준)으로 흐르는 물덩어리에서는 용승이 일어나며, 시계 방향으로 흐르는 물덩어리에서는 침강(북반구 기준)이 일어난다. 구로시오 해류 남쪽의 아열대 바다는 거대한 침강 해역이다. 대서양 만류 바깥쪽의 자매 해역은 살가소 해로, 투명도가 60m~70m에 달한다. 이러한 침강 해역에는 생물이 거의 없다.
해양에는 지구 심부의 마그마 활동이나 핫스팟에 의해 생긴 해저 화산이 많으며, 일부는 정상이 해면에 드러날 정도로 높다. 해상으로 솟아오른 부분은 섬이 되며, 이를 '''해양섬'''이라고 한다. 하와이 제도 등이 그 예시이다.[1]
해양섬 부근에서는 용승이 발생하여, 바다의 사막이라고 불리는 외양 안에서 오아시스와 같은 풍요로운 생태계를 만든다. 이는 심층 해류가 해저 화산에 부딪혀 용승류가 되어 표층에 영양분을 가져오기 때문이다.[1]
유빙이 결빙될 때 담수 부분만 얼음이 되고(얼음 속에는 염분이 포함되지 않음), 일부 염수는 남아 얼음 속에 갇힌다. 이 짙은 염수를 브라인이라고 한다. 비중이 무거운 브라인은 서서히 얼음 하부로 이동하여 해수 중으로 빠져나가 심층부로 침강한다. 그 대신 심층수의 상승, 즉 용승이 일어난다. 유빙으로 덮인 겨울철 오호츠크 해가 "풍요로운 바다"라고 불리는 이유가 바로 여기에 있다.[2]
3. 용승의 유형
세계의 바다는 표면의 바닷물이 가라앉는 해역, 깊은 곳의 바닷물이 해면으로 올라오는 용승 해역, 그리고 그 중간 해역으로 크게 나눌 수 있다. 이 중 용승 해역은 깊은 곳에서 영양 염류가 지속적으로 공급되어 식물성 플랑크톤이 잘 자라기 때문에 매우 중요하다.[14] 쿠로시오 해류처럼 용승이 일어나기 어려운 해류에서도 역학적으로 용승이 발생할 수 있다. 용승 속도는 매우 느려 관측이 어렵지만, 특정 지역에서 해면의 바닷물이 사방으로 발산하는 것을 통해 이론적으로 추정할 수 있다.
용승에는 다음과 같은 유형들이 있다.
- 연안 용승: 해안선과 평행하게 바람이 불 때 발생하며, 에크만 수송에 의해 표층수가 해안에서 멀어지면서 심층수가 올라온다.
- 대규모 풍력 용승: 해양 내부에서 바람에 의해 발생한다.
- 와류 관련 용승: 소용돌이와 관련된 용승이다.
- 지형 관련 용승: 해저 지형에 의해 발생한다.
- 해양 내부의 광범위한 확산 용승: 해양 내부에서 넓게 일어나는 용승이다.
- 적도 용승: 적도 부근에서 무역풍에 의해 발생한다. 에크만 수송에 의해 북반구에서는 북쪽, 남반구에서는 남쪽으로 해류가 발생하여 적도 표층의 해수가 부족해지므로 심해에서 해수가 솟아오른다.
- 남극해 용승: 강한 서풍이 남극 대륙 주변을 불면서 상당량의 해수가 북쪽으로 이동하면서 발생한다. 이는 일종의 해안 용승으로, 많은 연구에서 남극해 용승이 심해 고밀도 해수를 표면으로 올리는 주요 수단으로 여겨진다.[14]
냉수괴처럼 시계 반대 방향(북반구)으로 흐르는 물덩이에서는 용승이, 시계 방향으로 흐르는 물덩이에서는 침강(북반구)이 일어난다. 구로시오 해류 남쪽의 아열대 바다는 거대한 침강 해역으로, 생물이 거의 없다.
얕은 깊이의 바람에 의한 용승은 북아메리카와 남아메리카 서해안, 아프리카 서북부 및 서남부, 남호주 서부에서도 발견된다. 해양 순환 모델에 따르면, 열대 지역에서 광범위한 용승이 일어나지만, 어느 정도의 확산 용승은 일어난다.
국지적이고 간헐적인 용승은 해안에서 떨어진 섬, 능선, 해산이 심해 해류 방향을 바꾸어 발생한다. 갈라파고스 제도와 세이셸 주변 용승이 그 예시이다.[4] 열대 저기압 통과 시에도 용승이 발생할 수 있다.[15] 인공 용승은 해양 파력 에너지 또는 해양 열 에너지 변환을 사용하여 물을 표면으로 펌핑하는 장치에 의해 생성된다. 해양 풍력 터빈도 용승을 일으킨다.[16]
해양섬 부근에서는 용승이 발생하여 외양 안에서 오아시스와 같은 풍요로운 생태계를 만든다. 하와이 제도 등이 해양섬의 예시이다. 유빙이 결빙될 때 염분은 남아서 얼음 속에 갇히고, 이 짙은 염수인 브라인은 침강하고, 대신 심층수의 상승, 즉 용승이 일어난다. 유빙으로 덮인 동계의 오호츠크해가 "풍요로운 바다"라고 불리는 이유이다.
3. 1. 연안 용승
연안 용승은 가장 잘 알려진 용승의 유형이며, 세계에서 가장 생산성이 높은 어업을 지원하여 인간 활동과 가장 밀접하게 관련되어 있다.[5] 연안 용승은 풍향이 해안선과 평행하고 풍력으로 생성된 해류를 발생시킬 경우 발생한다. 풍력으로 생성된 해류는 코리올리 효과에 의해 북반구에서는 바람의 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 편향된다. 그 결과, 표층수의 순 이동이 바람 방향에 직각으로 발생하며, 이를 에크만 수송( 에크만 나선 참조)이라고 한다. 에크만 수송이 해안에서 멀어질 때, 멀어져 가는 표층수는 더 깊고 차갑고 밀도가 높은 물로 대체된다.[5] 일반적으로 이 용승 과정은 하루에 약 5m에서 10m의 속도로 발생하지만, 용승의 속도와 해안 근접성은 바람의 세기와 거리에 따라 달라질 수 있다.[2][8]심해는 질산염, 인산염 및 규산을 포함한 영양분이 풍부하며, 이들은 표층수에서 가라앉는 유기물(사멸/부스러기 플랑크톤)의 분해의 결과이다. 표면으로 끌어올려지면, 이러한 영양분은 용해된 CO2(이산화 탄소) 및 태양으로부터의 빛 에너지와 함께 식물성 플랑크톤에 의해 광합성 과정을 통해 유기 화합물을 생산하는 데 사용된다. 따라서 용승 지역은 다른 해양 지역에 비해 매우 높은 수준의 1차 생산량(식물성 플랑크톤에 의해 고정된 탄소의 양)을 나타낸다. 이들은 전 세계 해양 생산성의 약 50%를 차지한다.[9] 높은 1차 생산은 식물성 플랑크톤이 해양 먹이 사슬의 기초를 이루기 때문에 먹이 사슬을 따라 전파된다.[10]
먹이 사슬은 다음과 같다.
연안 용승은 일부 지역에서 연중 지속적으로 존재하며, 이를 "주요 연안 용승 시스템"이라고 하며, 다른 지역에서는 특정 달에만 발생하며, 이를 "계절적 연안 용승 시스템"이라고 한다. 이러한 용승 시스템 중 다수는 비교적 높은 탄소 생산성과 관련이 있으며, 따라서 대형 해양 생태계로 분류된다.[12]
전 세계적으로 용승 지역과 관련된 5개의 주요 연안 해류가 있다: 카나리아 해류(서아프리카 해안), 벵겔라 해류(남아프리카 해안), 캘리포니아 해류(캘리포니아 및 오리건 해안), 훔볼트 해류(페루 및 칠레 해안) 및 소말리아 해류(소말리아 및 오만 해안). 이 모든 해류는 주요 어업을 지원한다. 연안 용승이 주로 발생하는 4개의 주요 동쪽 경계 해류는 카나리아 해류, 벵겔라 해류, 캘리포니아 해류 및 훔볼트 해류이다.[13] 벵겔라 해류는 남대서양 환류의 동쪽 경계이며, 용승이 양쪽 지역에서 발생하는 북부 및 남부 하위 시스템으로 나눌 수 있다. 하위 시스템은 뤼데리츠 해안에서 영구적인 용승 지역으로 구분되며, 이곳은 세계에서 가장 강한 용승 지역이다. 캘리포니아 해류 시스템(CCS)은 북태평양의 동쪽 경계 해류이며 북부와 남부로 나뉜다는 특징이 있다. 이 시스템의 분할은 남부의 약한 용승과 북부의 강한 용승으로 인해 포인트 컨셉션, 캘리포니아에서 발생한다. 카나리아 해류는 북대서양 환류의 동쪽 경계 해류이며, 카나리아 제도의 존재로 인해 분리되어 있다. 마지막으로, 훔볼트 해류 또는 페루 해류는 페루에서 칠레까지 남아메리카 해안을 따라 서쪽으로 흐르며 최대 1,000킬로미터 떨어진 해안까지 뻗어 있다.[9] 이 4개의 동쪽 경계 해류는 해양의 연안 용승 지역의 대부분을 구성한다.
북반구 대륙의 서안에서 남쪽으로 부는 바람(북풍)이 불면, 바람의 응력과 전향력의 합력으로 해수는 서쪽, 즉 해안에서 먼바다로 이동한다. 그러면 줄어든 해수를 보충하기 위해 심층에서 대륙의 사면을 따라 해수가 솟아오르게 된다. 이것을 '''연안 용승'''이라고 한다. 캘리포니아주나 페루 연안이 이 경우에 해당하며, 실제로 연안 용승이 발생하는 지역으로 알려져 있다. 대륙의 동안에서 북쪽으로 부는 바람(남풍)이 불어도 같은 현상이 일어난다. 또한, 남반구에서는 대륙의 서안에서는 남풍, 동안에서는 북풍이 불면서 용승이 발생한다.
3. 2. 적도 용승
적도에서의 용승은 실제로 이동하는 열대 수렴대(ITCZ)와 관련이 있으며, 결과적으로 적도 바로 북쪽 또는 남쪽에 위치하는 경우가 많다. 동풍(서풍)인 무역풍이 북동쪽과 남동쪽에서 불어와 적도를 따라 수렴하여 서쪽으로 불어 ITCZ를 형성한다. 적도에는 코리올리 힘이 없지만, 용승은 적도 북쪽과 남쪽에서 여전히 발생한다. 이로 인해 발산이 일어나고, 더 밀도가 높은 영양분이 풍부한 물이 아래에서 용승하며, 태평양의 적도 지역이 높은 식물성 플랑크톤 농도의 넓은 선으로 우주에서 감지될 수 있다는 놀라운 결과를 낳는다.[4]
적도 부근에서는 무역풍이라는 동쪽으로 부는 바람이 불기 때문에, 에크만 수송에 의해 북반구에서는 진행 방향 오른쪽, 즉 북쪽으로 향하는 해류가 발생하고, 남반구에서는 남쪽으로 향하는 해류가 발생한다. 그러면 적도의 표층에는 해수가 없어지므로, 이를 보충하기 위해 심해에서 해수가 솟아오른다. 이것이 적도 용승이다.
3. 3. 남극해 용승
남극해에서는 대규모 용승 현상이 발견된다. 이곳에서는 강한 서풍(동쪽으로 부는 바람)이 남극 대륙 주변을 불어, 상당한 양의 해수가 북쪽으로 이동하게 된다. 이는 사실 일종의 해안 용승이다. 남아메리카와 남극 반도 끝자락 사이의 열린 위도대에는 대륙이 없기 때문에, 이 해수의 일부는 깊은 심해에서 끌어 올려진다. 많은 수치 모델과 관측 종합 자료에서, 남극해 용승은 심해의 고밀도 해수가 표면으로 올라오는 주요 수단으로 여겨진다.[14] 남극의 일부 지역에서는 해안 근처의 바람에 의한 용승이 비교적 따뜻한 남극 순환 심층수를 대륙붕으로 끌어올려 얼음 선반의 용해를 촉진하고 빙상 안정성에 영향을 미칠 수 있다.[14]
3. 4. 기타 용승
세계의 바다는 표면의 바닷물이 침강하는 해역, 깊은 곳의 바닷물이 해면으로 용승하는 해역, 그리고 중간 해역으로 크게 분류할 수 있다. 이 중 용승 해역은 식물성 플랑크톤 번식에 필요한 영양 염류가 깊은 곳에서 무한정 공급되기 때문에 매우 중요하다.[14] 쿠로시오 해류처럼 용승이 일어나기 어려운 해류라도 역학적으로 용승이 일어날 수 있다. 용승의 속도는 매우 느려 관측이 어렵지만, 특정 지역에서 해면의 바닷물이 사방으로 발산하는 것을 통해 이론적으로 추정할 수 있다. 방사성 물질을 이용한 추적 시도도 있었으나, 미세한 용승 속도 측정은 쉽지 않다.냉수괴처럼 시계 반대 방향(북반구)으로 흐르는 수괴에서는 용승이, 시계 방향으로 흐르는 수괴에서는 침강(북반구)이 일어난다. 구로시오 해류 남쪽의 아열대 바다는 거대한 침강 해역으로, 생물이 거의 없다.
남극해에서도 대규모 용승 현상이 나타난다. 강한 서풍이 남극 대륙 주변을 불면서 상당량의 해수가 북쪽으로 이동하는데, 이는 일종의 해안 용승이다. 남아메리카와 남극 반도 사이에는 대륙이 없어, 심해의 해수가 표면으로 올라온다. 많은 연구에서 남극해 용승이 심해 고밀도 해수를 표면으로 올리는 주요 수단으로 여겨진다. 남극 일부 지역에서는 해안 근처 바람에 의한 용승이 따뜻한 남극 순환 심층수를 대륙붕으로 올려 얼음 선반 용해를 촉진하고 빙상 안정성에 영향을 줄 수 있다.[14]
얕은 깊이의 바람에 의한 용승은 북아메리카와 남아메리카 서해안, 아프리카 서북부 및 서남부, 남호주 서부에서도 발견된다.
해양 순환 모델에 따르면, 압력 구동 흐름이 해수를 저위도로 모으고 위로부터 확산에 의해 따뜻해지면서 열대 지역에서 광범위한 용승이 일어난다. 그러나 필요한 확산 계수는 실제 해양 관측보다 크지만, 어느 정도의 확산 용승은 일어난다.
국지적이고 간헐적인 용승은 해안에서 떨어진 섬, 능선, 해산이 심해 해류 방향을 바꾸어 영양분이 풍부한 지역을 제공할 때 발생한다. 갈라파고스 제도와 세이셸 주변 용승이 그 예시이며, 주요 원양 어업 지역이다.[4]
열대 저기압이 통과할 때도 용승이 발생할 수 있다. 사이클론성 바람은 에크만 층 표층수에서 발산을 유발하며, 더 깊은 물의 용승을 필요로 한다.[15]
인공 용승은 해양 파력 에너지 또는 해양 열 에너지 변환을 사용하여 물을 표면으로 펌핑하는 장치에 의해 생성된다. 해양 풍력 터빈도 용승을 일으키며,[16] 해양 파력 장치는 플랑크톤 번식을 일으킨다.[17]
해양섬 부근에서는 용승이 발생하여 외양 안에서 오아시스와 같은 풍요로운 생태계를 만든다. 심층 해류가 해저 화산에 부딪혀 용승류가 되어 표층에 영양분을 가져오기 때문이다. 하와이 제도 등이 해양섬의 예시이다.
유빙이 결빙될 때 담수 부분만 얼음이 되고, 염분은 남아서 얼음 속에 갇힌다. 이 짙은 염수를 브라인이라 한다. 비중이 무거운 브라인은 얼음 하부로 이동하여 해수로 빠져나가 침강하고, 대신 심층수의 상승, 즉 용승이 일어난다. 유빙으로 덮인 동계의 오호츠크해가 "풍요로운 바다"라고 불리는 이유이다.
4. 생태계에 미치는 영향
용승은 해양 생태계에 다양한 방식으로 영향을 미친다.
용승 해역은 전체 해양 면적의 0.1%에 불과하지만, 심해의 영양염류가 해양 표면으로 유입되어 식물 플랑크톤의 증식을 유발함으로써 매우 높은 생물 생산량을 보인다.[13] 심해에는 마린 스노우 형태로 표층에서 침강해 온 유기물이 박테리아 등에 의해 분해되어 인, 질소 등의 무기 화합물이 대량 축적된다. 반면, 햇빛이 닿는 얕은 바다에서는 이러한 무기물이 식물 플랑크톤에 의해 즉시 소모되어 항상 부족한 상태이다. 그러나 용승을 통해 영양염이 풍부한 해양 심층수가 표층으로 올라오면 식물 플랑크톤이 폭발적으로 증식하고, 이를 먹이로 하는 동물 플랑크톤, 작은 물고기, 그리고 가마우지 등의 바닷새, 돌고래, 참치, 가다랑어, 돛새치, 상어와 같은 상위 포식자들이 모여들어 풍부한 생태계를 형성한다.[13]
용승의 속도는 매우 느려 관측이 어렵지만, 특정 지역에서 해면의 바닷물이 사방으로 발산하면 이를 보완하기 위해 이론적으로 용승 속도를 추정할 수 있다. 방사성 물질을 이용한 추적 시도도 있었으나, 미세한 용승 속도 측정은 쉽지 않다.[2][8]
쿠로시오 해류처럼 용승이 일어나기 어려운 해류라도 역학적으로 용승이 발생할 수 있다. 냉수괴와 같이 시계 반대 방향(북반구)으로 흐르는 수괴에서는 용승이, 시계 방향으로 흐르는 수괴에서는 침강(북반구)이 일어난다. 구로시오 해류 남쪽의 아열대 바다는 거대한 침강 해역으로, 생물이 거의 없다.[5]
용승 지역은 세계에서 가장 생산성이 높고 종이 풍부한 지역 중 하나로, 상업적 어업 활동이 활발하다. 그러나 과도한 어획은 특정 개체군뿐만 아니라 전체 생태계에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 용승 생태계의 모든 종은 생태계 기능에 중요한 역할을 하며, 한 종이 크게 감소하면 영양 단계 전체에 영향을 미친다. 예를 들어, 특정 어종이 남획되면 그 어종을 먹이로 하는 동물들의 먹이원이 고갈되고, 이는 연쇄적으로 상위 포식자에게 영향을 미쳐 생태계 붕괴를 초래할 수 있다.[13]
엘니뇨-남방 진동(ENSO), 특히 엘니뇨 현상은 용승 지역의 생산성과 생태계에 또 다른 위협이다. 엘니뇨 발생 시 무역풍이 약해져 적도 지역의 용승이 감소하고, 연안 용승 구역도 바람의 영향이 줄어들어 생산성이 감소한다. 영양분 공급이 줄면 영양 피라미드 전체가 유지될 수 없어 생태계가 붕괴될 수 있다.[18]
4. 1. 먹이 사슬
세계의 바다는 표면의 바닷물이 침강하는 해역, 깊은 곳의 바닷물이 해면으로 용승하는 해역, 그리고 중간 해역으로 크게 분류할 수 있다. 이 중 용승 해역은 심해의 영양 염류가 무한정 공급되어 식물성 플랑크톤이 잘 자라기 때문에 매우 중요하다. 이러한 해역은 풍요롭고 바닷물 색깔도 황록색을 띤다.[5]용승은 해양 먹이 사슬의 기초가 되는 식물성 플랑크톤의 성장을 촉진한다. 심해에서 올라온 질산염, 인산염, 규산과 같은 영양분은 용해된 이산화 탄소 및 태양 에너지와 함께 식물성 플랑크톤의 광합성을 통해 유기 화합물을 생산하는 데 사용된다. 용승 지역은 이러한 이유로 다른 해양 지역에 비해 매우 높은 1차 생산량을 보이며, 전 세계 해양 생산성의 약 50%를 차지한다.[9]
높은 1차 생산량은 먹이 사슬을 통해 상위 영양 단계로 전달된다. 먹이 사슬은 다음과 같이 구성된다.[5]
연안 용승은 특정 지역에서 연중 지속되거나(주요 연안 용승 시스템), 특정 달에만 발생한다(계절적 연안 용승 시스템). 이러한 용승 시스템은 높은 탄소 생산성과 관련되어 대형 해양 생태계로 분류된다.[12]
전 세계적으로 용승 지역과 관련된 주요 연안 해류는 카나리아 해류(서아프리카 해안), 벵겔라 해류(남아프리카 해안), 캘리포니아 해류(캘리포니아 및 오리건 해안), 훔볼트 해류(페루 및 칠레 해안), 소말리아 해류(소말리아 및 오만 해안) 등이 있으며, 이들은 모두 주요 어업을 지원한다.[13]
용승 지역은 매우 비옥하고 생산성이 높아 해양 생산성의 중요한 원천이다. 이 지역은 다양한 생물을 끌어들이며, 그 다양성은 해양 연구의 초점이 되어 왔다. 용승 시스템은 말벌 허리형 풍부도 패턴을 보이는데, 중간 영양 단계는 한두 종(주로 작은 원양어류)만 존재하고, 하위 영양 단계(요각류, 복족류, 갑각류 등)와 상위 영양 단계(해양 포유류, 해양 조류 등)는 높은 종 다양성을 보인다. 중간 영양 단계의 어류(멸치, 정어리 등)는 식물성 플랑크톤을 먹고 상위 포식자의 중요한 먹이가 되어 전체 해양 생태계를 연결하는 핵심적인 역할을 한다.[13]
미국 서해안 몬터레이 만은 해저 협곡으로 인해 심층수가 솟아오르는 세계적인 용승 지역이다. 이곳의 자이언트 켈프는 용승으로 운반되는 영양염을 바탕으로 하루 최대 30cm 이상 성장하며, 켈프 숲은 다양한 생물(성게, 작은 물고기, 돌고래, 범고래, 해달 등)의 서식처가 된다.
적도의 적도 잠류(크롬웰 해류)는 해저 화산 등에 부딪혀 용승을 일으키는데, 갈라파고스 제도 서안이 대표적인 예이다. 이 해류는 영양염을 공급하여 풍부한 생물상을 유지하며, 펭귄과 바닷새 등이 서식한다. 그러나 엘니뇨로 인해 해류가 약해지면 생태계에 심각한 영향이 우려된다.
4. 2. 어장 형성
세계의 바다는 표면의 바닷물이 침강하는 해역, 깊은 곳의 바닷물이 해면으로 용승하는 해역, 그리고 중간 해역으로 크게 분류할 수 있다. 이들 중 가장 중요한 것은 용승 해역이다. 해면에서 식물성 플랑크톤이 번식하면 바닷물 속에 함유되어 있는 영양 염류를 다 소비하게 되는데, 용승 해역에서는 깊은 곳에서 그것이 무한정 공급되기 때문에 식물성 플랑크톤이 잘 자란다. 이와 같은 해역은 풍요롭고, 바닷물 색깔도 황록색이다.[5] 용승의 속도는 극단적으로 느리며, 관측이 불가능할 정도이다. 특정 지역에서 해면의 바닷물이 어느 정도 사방으로 발산하고 있으므로 그것을 보완하는 용승의 속도는 이론적으로 추정할 수 있을 뿐이다. 방사성 물질을 사용하여 추적하려는 시도도 해보았으나 용승의 미세한 속도를 측정하는 것은 쉽지 않다.[2][8]심해는 질산염, 인산염 및 규산을 포함한 영양분이 풍부하며, 이들은 표층수에서 가라앉는 유기물(사멸/부스러기 플랑크톤)의 분해 결과이다. 표면으로 끌어올려지면, 이러한 영양분은 용해된 CO2 (이산화 탄소) 및 태양으로부터의 빛 에너지와 함께 식물성 플랑크톤에 의해 광합성 과정을 통해 유기 화합물을 생산하는 데 사용된다. 따라서 용승 지역은 다른 해양 지역에 비해 매우 높은 수준의 1차 생산량(식물성 플랑크톤에 의해 고정된 탄소의 양)을 나타낸다. 이들은 전 세계 해양 생산성의 약 50%를 차지한다.[9] 높은 1차 생산은 식물성 플랑크톤이 해양 먹이 사슬의 기초를 이루기 때문에 먹이 사슬을 따라 전파된다.[10]
먹이 사슬은 다음과 같다.
용승 지역은 해양 생산성의 중요한 원천으로, 영양 단계 전반에 걸쳐 수백 종의 생물을 끌어모은다. 이러한 다양성은 해양 연구의 초점이 되어 왔으며, 연구 결과 용승 시스템은 말벌 허리형 풍부도 패턴을 보인다는 것이 밝혀졌다. 높은 영양 단계와 낮은 영양 단계는 높은 종 다양성을 보이지만, 중간 영양 단계는 한두 종만 존재한다. 일반적으로 작은 원양어류로 구성된 이 영양 층은 존재하는 모든 어류 종의 종 다양성의 약 3~4%를 차지한다. 하위 영양 층은 평균적으로 약 500종의 요각류, 2500종의 복족류, 2500종의 갑각류로 매우 잘 나타난다. 꼭대기 및 꼭대기 근처 영양 단계에는 일반적으로 약 100종의 해양 포유류와 약 50종의 해양 조류가 있다. 중요한 중간 영양 종은 주로 식물성 플랑크톤을 먹는 작은 원양어류로, 대부분 멸치 또는 정어리이며, 한 종만 존재하거나 가끔 두세 종이 존재할 수 있다. 이 물고기는 대형 원양어류, 해양 포유류 및 해양 조류와 같은 포식자에게 중요한 식량원이며, 전체 해양 생태계를 연결하고 용승 지역의 생산성을 높게 유지하는 핵심 종이다.[13]
일반적으로 표층과 심층 해수는 온도나 염분 농도 등 물리적·화학적 성질에 따라 서로 섞이지 않는다. 또한, 표층과 심층에는 각각 독립된 해류가 존재하며, 두 해류가 연결되는 곳은 지구상 극히 일부 지역뿐이다.
용승역은 전체 해양 면적의 0.1% 정도에 불과하지만, 생물 생산량은 해양 생태계 중에서도 매우 높으며 풍부한 생태계가 형성된다. 이는 심해의 영양염류가 해양 표면으로 유입되어 생산자인 식물 플랑크톤 증식을 시작으로 상위 영양 단계 생물이 증가하기 때문이다. 용승역은 좋은 어장이 되어 인간에게도 혜택을 준다.
심해(해양 수심 1,000m 이심)에서는 마린 스노우 등 형태로 표층에서 침강해 온 유기물이 박테리아 등에 의해 분해되어 인, 질소 등 무기 화합물로 대량 축적된다. 반면, 햇빛이 닿는 수심 200m 이내 표층, 특히 외해에서는 무기물이 식물 플랑크톤에 의해 영양염으로 즉시 소모되어 항상 고갈 상태에 있다. 외해의 투명하고 아름다운 코발트 블루는 규조 등 대형 식물 플랑크톤이 적고, 피코플랑크톤이 우세하다는 증거이며, 물질은 미생물환 내에서 표층수 안을 순환한다. 심층수와 표층수는 서로 섞이지 않으므로, 식물 플랑크톤은 보통 심해에 존재하는 대량의 영양염을 이용할 수 없다.
그러나 용승에 의해 영양염이 풍부한 해양 심층수가 표층으로 올라오면 식물 플랑크톤의 폭발적인 증식이 시작된다. 그러면 그것을 먹는 동물 플랑크톤에게 적합한 환경이 된다. 게다가 그것을 먹는 전갱이나 정어리 등 작은 물고기가 나타난다. 최종적으로는 작은 물고기를 노리는 가마우지 등 바닷새, 돌고래나 참치, 가다랑어, 돛새치, 상어 등 바다의 최상위 포식자, 때로는 거대한 고래까지 모여든다. 이처럼 식물 플랑크톤 발생을 기점으로 상위 영양 단계 생물이 나타나 하나의 생태계가 형성된다.
미국 서해안 몬터레이 만은 먼바다에 가파른 해저 협곡이 있어 심층수가 솟아오르는 세계 유수의 용승역이다. 여기에 군생하는 해조류인 자이언트 켈프는 길이가 60m이며, 하루에 최대 30cm 이상 성장한다. 이 거대한 켈프 해중림을 지탱하는 것이 용승으로 운반되는 영양염이다. 켈프 숲은 다양한 생물을 기르는 요람으로, 뿌리 부근에는 성게처럼 켈프를 먹는 생물이 있으며, 작은 물고기는 켈프 사이에 몸을 숨기고 영양염에 의해 증식한 플랑크톤을 먹고 성장한다. 돌고래나 범고래 등 더 큰 포식자도 모여든다. 해면에서는 해달이 조류에 휩쓸리지 않도록 켈프에 얽혀 휴식을 취한다. 이처럼 몬터레이 해양 생태계는 많은 생물에 의해 이루어진다.
적도에는 적도 잠류(크롬웰 해류)라는 서쪽에서 동쪽으로 향하는 심해 흐름이 있는데, 이것이 해저 화산 등에 부딪히면 용승을 일으킨다. 가장 현저한 예가 갈라파고스 제도 서안이다. 갈라파고스 제도는 에콰도르에서 약 1,000km 떨어진 적도 바로 아래 위치한 화산섬 집합인데, 크롬웰 해류가 가져다주는 영양염으로 서쪽 해역은 생물이 풍부하다. 해중뿐만 아니라 해상에서도 펭귄과 바닷새가 먹이를 찾아 날아와 둥지를 짓기도 한다.
5. 엘니뇨와 용승
엘니뇨는 무역풍이 약화되거나 역전되는 이상 현상으로, 용승되는 물이 평소보다 따뜻하고 영양소가 적어 생물량과 식물 플랑크톤 생산성이 급격히 감소한다. 이러한 현상은 엘니뇨-남방진동 (ENSO) 현상으로 알려져 있다. 페루 용승 시스템은 ENSO 현상에 특히 취약하여 생산성에 극심한 연간 변동성을 유발할 수 있다.[5]
적도 부근에서는 적도 잠류 (크롬웰 해류)라는 서쪽에서 동쪽으로 흐르는 심해의 흐름이 해저 화산 등에 부딪히면서 용승을 일으킨다. 갈라파고스 제도 서쪽 해안이 대표적인 예시인데, 크롬웰 해류가 가져다주는 영양염 덕분에 생물이 풍부하다. 하지만 엘니뇨로 인해 크롬웰 해류가 약해지면 갈라파고스 생태계에 심각한 영향을 줄 수 있다는 우려가 있다.[5]
6. 기후에 미치는 영향
연안 용승은 바람의 방향이 해안선과 평행할 때 발생하며, 이는 풍력에 의해 생성되는 해류를 발생시킨다. 이 해류는 코리올리 효과 때문에 북반구에서는 바람의 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 휘어진다. 결과적으로 표층수가 바람 방향에 직각으로 이동하는 에크만 수송(에크만 나선 참조)이 발생한다. 에크만 수송으로 표층수가 해안에서 멀어지면, 더 깊고 차갑고 밀도가 높은 물이 이를 대체한다.[5] 이 과정은 보통 하루에 약 5~10미터 속도로 일어나지만, 바람의 세기와 거리에 따라 속도와 해안 근접성이 달라질 수 있다.[2][8]
심해는 질산염, 인산염, 규산 등 영양분이 풍부한데, 이는 표층수에서 가라앉는 유기물(죽거나 부스러진 플랑크톤)이 분해된 결과이다. 이러한 영양분은 표면으로 올라오면 식물성 플랑크톤이 광합성을 통해 유기 화합물을 생산하는 데 사용된다. (이때 용해된 CO2(이산화 탄소)와 태양의 빛 에너지가 함께 사용된다.) 따라서 용승 지역은 1차 생산량(식물성 플랑크톤이 고정한 탄소의 양)이 매우 높다. 전 세계 해양 생산성의 약 50%를 차지할 정도이다.[9] 높은 1차 생산은 먹이 사슬을 통해 상위 단계로 전달된다.[10]
먹이 사슬은 다음과 같이 구성된다.
연안 용승은 일부 지역에서는 연중 지속("주요 연안 용승 시스템")되지만, 다른 지역에서는 특정 달에만 발생("계절적 연안 용승 시스템")한다. 이러한 용승 시스템은 대부분 높은 탄소 생산성과 관련되어 대형 해양 생태계로 분류된다.[12]
전 세계적으로 용승과 관련된 5개의 주요 연안 해류가 존재한다.
- 카나리아 해류 (서아프리카 해안)
- 벵겔라 해류 (남아프리카 해안)
- 캘리포니아 해류 (캘리포니아 및 오리건 해안)
- 훔볼트 해류 (페루 및 칠레 해안)
- 소말리아 해류 (소말리아 및 오만 해안)
이 해류들은 모두 주요 어업을 지원한다. 특히, 카나리아 해류, 벵겔라 해류, 캘리포니아 해류, 훔볼트 해류는 연안 용승이 주로 발생하는 4개의 주요 동쪽 경계 해류이다.[13] 벵겔라 해류는 남대서양 환류의 동쪽 경계로, 북부와 남부 하위 시스템으로 나뉜다. 뤼데리츠 해안은 영구적인 용승 지역으로, 세계에서 가장 강한 용승 지역이다. 캘리포니아 해류 시스템(CCS)은 북태평양의 동쪽 경계 해류이며, 포인트 컨셉션을 기준으로 북부(강한 용승)와 남부(약한 용승)로 나뉜다. 카나리아 해류는 북대서양 환류의 동쪽 경계 해류이며, 카나리아 제도 때문에 분리된다. 훔볼트 해류(페루 해류)는 페루에서 칠레까지 남아메리카 해안을 따라 서쪽으로 흐르며, 최대 1,000km 떨어진 해안까지 뻗어 있다.[9]
용승의 강도는 바람의 세기, 계절별 변동성, 수층의 수직 구조, 바닥 지형, 해류의 불안정성에 따라 달라진다.
일부 지역에서 용승은 계절 현상으로, 봄철 플랑크톤 번성과 유사하게 주기적인 생산성 폭발을 일으킨다. 바람에 의한 용승은 육지와 바다의 온도 차이로 발생한다. 온대 위도에서는 온도 차이가 계절에 따라 크게 변동하여 봄과 여름에는 강한 용승이, 겨울에는 약하거나 없는 기간이 생긴다. 오리건 해안의 경우, 6개월의 용승 기간 동안 용승이 거의 없거나 4~5번의 강한 용승 현상이 발생한다. 반면 열대 위도는 온도 차이가 일정하여 연중 지속적인 용승이 발생한다. 페루 용승은 연중 대부분 발생하여 정어리와 멸치 어업을 위한 세계 최대 규모의 해양 어업 중 하나를 만들어낸다.[5]
무역풍이 약해지거나 역전되는 해에는 용승되는 물이 더 따뜻하고 영양소가 적어 생물량과 식물 플랑크톤 생산성이 급격히 감소한다. 이 현상은 엘니뇨-남방진동(ENSO) 현상으로 알려져 있다. 페루 용승 시스템은 ENSO 현상에 특히 취약하여 생산성에 큰 연간 변동성을 일으킬 수 있다.[5]
해저 능선과 같은 지형 변화는 용승의 강도에 영향을 줄 수 있다. 용승은 일반적으로 이러한 능선에서 시작되어 다른 곳보다 능선에서 가장 강하게 유지된다.[5]
해안 용승은 지역 기후에 큰 영향을 미친다. 차갑고 영양분이 풍부한 물이 올라오면서 해수면 온도가 낮아지고, 그 위의 공기도 냉각되어 응결될 가능성이 높아져 바다 안개와 층운이 형성된다. 이는 소나기와 뇌우 형성을 억제하여 바다 위에는 강우량이 많고 육지에는 건조한 상태를 만든다.[19][20] 연중 용승 시스템(남아프리카 및 남아메리카 서부 해안)은 일반적으로 기온이 낮고 강수량이 적다. 계절적 용승 시스템은 계절적 하강류 시스템(미국[21] 및 이베리아 반도 서부 해안)과 짝을 이루어 시원하고 건조한 여름과 온화하고 습한 겨울을 만든다. 영구적 용승 지역은 반건조 기후/사막 기후 기후를, 계절적 용승 지역은 지중해성 기후/반건조 기후 기후를 보이며, 때로는 해양성 기후를 보이기도 한다. 강력한 용승의 영향을 받는 도시는 샌프란시스코, 안토파가스타, 시네스, 에사우이라, 월비스 베이, 퀴라소 등이 있다.
7. 위협 요인
상업적 어업은 영양 단계와 전체 용승 생태계 모두에 주요 위협이다. 용승 지역은 세계에서 가장 생산성이 높고 종이 풍부한 지역이므로 많은 상업 어부와 어업을 유치한다. 이는 용승 과정의 또 다른 이점으로 해양 동물 외에도 매우 많은 사람과 국가에게 생존 가능한 식량과 소득의 원천이 된다. 그러나 한 개체군에서 과도한 어획의 결과는 해당 개체군과 전체 생태계에 해로울 수 있다.[13]
용승 생태계에서 존재하는 모든 종은 해당 생태계의 기능에 중요한 역할을 한다. 한 종이 상당히 고갈되면 나머지 영양 단계 전체에 영향을 미친다. 예를 들어, 인기 있는 먹이 종이 어업의 대상이 되면 어부들은 그물을 용승 수역에 던지기만 해도 수십만 마리의 이 종을 잡을 수 있다. 이 물고기가 고갈되면 이 물고기를 잡아먹는 동물들의 식량원이 고갈된다. 따라서 목표로 삼은 물고기의 포식자는 죽기 시작할 것이고, 그들을 먹여 살릴 포식자는 더 적을 것이다. 이 시스템은 전체 식량 사슬 전체에서 계속되어 생태계의 붕괴를 초래할 수 있다. 시간이 지남에 따라 생태계가 복원될 수 있지만 모든 종이 이와 같은 사건에서 회복될 수 있는 것은 아니다. 종이 적응할 수 있더라도 이 용승 공동체를 재건하는 데 지연이 있을 수 있다.[13]
생태계 붕괴의 가능성은 용승 지역의 어업의 바로 그 위험이다. 어업은 다양한 종을 표적으로 삼을 수 있으므로 생태계의 많은 종에 직접적인 위협이 되지만, 중간 원양어류에 가장 큰 위협을 가한다. 이 물고기는 용승 생태계의 전체 영양 과정을 형성하므로 생태계 전체에서 매우 대표적이다(단 하나의 종만 존재하더라도). 불행히도, 이 물고기는 어업의 가장 인기 있는 대상이 되는 경향이 있으며, 전체 어획량의 약 64%가 원양어류로 구성된다. 그중 중간 영양층을 형성하는 6가지 주요 종이 어획량의 절반 이상을 차지한다.[13]
이러한 부재로 인해 생태계가 직접 붕괴되는 것 외에도, 이는 또한 다양한 다른 방법을 통해 생태계에 문제를 일으킬 수 있다. 영양 단계의 상위에 있는 동물들이 완전히 굶어 죽고 죽지는 않겠지만, 식량 공급의 감소는 여전히 개체군에 해를 끼칠 수 있다. 동물이 충분한 음식을 얻지 못하면 번식력이 감소하여 평소만큼 자주 또는 성공적으로 번식하지 못한다. 이는 특히 정상적인 상황에서 자주 번식하지 않거나 평생 늦게 번식하는 종에서 개체군 감소로 이어질 수 있다. 또 다른 문제는 어업으로 인한 한 종의 개체군 감소가 유전적 다양성의 감소로 이어져 종의 생물 다양성 감소를 초래할 수 있다는 것이다. 종 다양성이 상당히 감소하면 매우 가변적이고 빠르게 변화하는 환경에서 종에 문제가 발생할 수 있다. 적응하지 못할 수 있으며, 이는 개체군 또는 생태계의 붕괴를 초래할 수 있다.[13]
용승 지역의 생산성과 생태계에 대한 또 다른 위협은 엘니뇨-남방 진동 (ENSO) 시스템, 또는 더 구체적으로 엘니뇨 현상이다. 정상 기간과 라니냐 현상 동안, 동풍은 여전히 강하여 용승 과정을 계속 추진한다. 그러나 엘니뇨 현상 동안, 무역풍이 약해져 적도 북쪽과 남쪽의 물의 발산이 강하지 않거나 널리 퍼지지 않기 때문에 적도 지역에서 용승이 감소한다. 연안 용승 구역도 바람 구동 시스템이므로 약해지고 바람은 더 이상 이 지역에서 매우 강력한 추진력이 아니다. 결과적으로, 전 세계 용승이 급격히 감소하여 물이 더 이상 영양분이 풍부한 물을 받지 못하므로 생산성이 감소한다. 이러한 영양분 없이는 나머지 영양 피라미드를 유지할 수 없으며 풍부한 용승 생태계가 붕괴된다.[18]
8. 한국 연안의 용승
한국 연안에서는 다양한 요인에 의해 용승 현상이 나타나지만, 그 속도는 매우 느려 직접 관측하기는 어렵다. 특정 지역에서 해면의 바닷물이 사방으로 발산하는 정도를 통해 이론적으로 용승 속도를 추정하거나, 방사성 물질을 이용한 추적 시도도 있었으나, 미세한 용승 속도 측정은 쉽지 않다.[1]
냉수괴와 같이 북반구에서 시계 반대 방향으로 흐르는 수괴(水塊)에서는 용승이 일어나고, 시계 방향으로 흐르는 수괴에서는 침강이 일어난다. 쿠로시오 해류 남쪽의 아열대 바다는 거대한 침강 해역으로, 대서양 멕시코 만류 바깥쪽의 사르가소 해는 투명도가 60-70m에 달하며 생물이 거의 없다.[1]
반면, 용승 해역은 깊은 곳에서 영양 염류가 무한정 공급되어 식물성 플랑크톤이 잘 자라기 때문에 바닷물 색깔이 황록색을 띠며 풍요로운 환경을 이룬다.[1]
참조
[1]
웹사이트
Upwelling
https://oceanservice[...]
National Ocean Service, NOAA
[2]
논문
A 300 KYR record of upwelling off Oman during the late quaternary: evidence of the Asian southwest monsoon
[3]
논문
Upwelling mechanisms in the northwestern Alboran Sea
[4]
서적
Marine Fisheries Ecology.
Oxford: Blackwell Science Ltd.
[5]
서적
Dynamics of Marine Ecosystems: Biological-Physical Interactions in the Oceans
Oxford: Blackwell Publishing Ltd.
[6]
논문
Global climate change and intensification of coastal ocean upwelling
[7]
논문
Satellite measurements reveal persistent small-scale features in ocean winds
[8]
논문
The seasonal cycle of wind-stress curl in subtropical eastern boundary current regions
[9]
논문
Trophic structure and diversity in rocky intertidal upwelling ecosystems: a comparison of community patterns across California, Chile, South Africa, and New Zealand
[10]
서적
Biological Oceanography: An Introduction
Oxford: Elsevier Publications
[11]
논문
Long-term variability in zooplankton biomass in the subarctic Pacific ocean
[12]
서적
Upwelling Systems of the World
Cham: Springer International Publishing AG
[13]
논문
Small pelagics in upwelling systems: patterns of interaction and structural changes in "wasp-waist" ecosystems
[14]
논문
Wind causes Totten Ice Shelf melt and acceleration
2017-11-01
[15]
서적
Introduction to Physical Oceanography
Waveland Press, Inc.
1997
[16]
PDF
On the influence of large wind farms on the upper ocean circulation
https://wiki.met.no/[...]
Norwegian Meteorological Institute, Oslo, Norway
[17]
뉴스
US Research project, NSF and Oregon State University
http://oregonstate.e[...]
2009-08-04
[18]
논문
Variations in tropical sea surface temperature and surface wind fields associated with the outer Oscillation/El Nino
[19]
웹사이트
Air-Sea interaction: Teacher's guide
https://www.ametsoc.[...]
American Meteorological Society
2021-02-19
[20]
웹사이트
Assessment of Sea Surface Temperatures (SST) and Seasonal upwelling in SW Portugal
https://sapientia.ua[...]
University of Algarve
2021-02-19
[21]
웹사이트
Upwelling
https://oceanservice[...]
NOAA
2021-02-19
[22]
서적
海のすべて
ニュートンプレス
2017
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