해양학

3. 세부 분야

해양학 연구는 다음 다섯 가지 분야로 나뉜다.

3. 1. 생물 해양학

또한 먹이 사슬에서 미생물의 역할과 인간이 바다의 생태계에 어떤 영향을 미치는지 조사한다.

3. 2. 화학 해양학

화학 해양학은 바다에서 발견되는 여러 화학 물질 간의 상호작용을 연구한다. 화학 해양학자들은 pH 측정기, 전기 전도도 측정기, 용존 이산화탄소 측정기 등을 사용하여 물에 대한 화학 물질의 소산율을 측정한다. 또한 대기, 해안선, 해저에서 입자 물질을 측정할 수 있다.^[31]

이러한 측정을 통해 화학 해양학자들은 지구에 대한 결론을 예측하고 도출한다. 이들은 바다에서 일어나는 주기, 패턴, 화학적 상호작용에 대한 전문가이다. 수백만 년 전 바다가 어떠했는지, 앞으로 수 세기 후 바다가 어떻게 될지에 대한 예측도 가능하다.^[31]

현대 기술을 이용하여 화학 해양학자들은 환경과 지구 전체에 대한 결론을 도출할 수 있다. 바다의 상태는 나머지 환경의 상태와 관련이 있다. 만약 바다가 변하고 있다면, 나머지 환경도 불균형을 보완하기 위해 변화할 것이다.^[31]

화학 해양학은 주로 해수의 특성과 그 변화를 연구하고 이해하는 데 주력한다. 해수의 화학적 성분에는 염분, 용존 기체, 영양염류, 유기물 등이 있으며, 이러한 성분들의 분포와 순환, 상호작용을 분석하고 그 변화 과정을 추적한다.

화학 해양학에서 연구하는 주요 주제는 다음과 같다.

• 해양 화학: 해수의 화학적 성질과 그 분포·변동을 연구한다. 지구 화학의 한 분야이기도 하다.
• 해양 생물학: 해양 생물(동식물 플랑크톤, 어류 등)의 생태 등을 연구하며, 수산 해양학과 관련이 깊다.
• 해양 지질학: 판 구조론 등 해양저의 지질학적 성질과 변동을 연구한다.
• 해양 물리학: 해양의 물리적인 성질과 변동(해류, 조석 등)을 연구하며, 지구 물리학의 한 분야이기도 하다. 해면을 통해 접하고 있는 대기와의 상호 작용이 중요시되기 때문에 기상학과의 관련도 깊으며, 지구 온난화와 같은 기후 변화 현상의 해석에도 관여한다.

이 외에도 해양 산성화, 탄소 순환, 오염 물질 확산 등 해양 환경 변화와 관련된 연구를 수행한다.

3. 2. 1. 해양 산성화

해양 산성화는 인위적인 이산화 탄소(CO₂) 배출로 인해 해양의 pH가 낮아지는 현상이다. 바닷물은 약간 알칼리성이며, 산업화 이전에는 pH가 약 8.2였다. 최근 인간의 활동으로 대기 중 이산화 탄소 농도가 꾸준히 증가했으며, 추가된 CO₂의 약 30~40%가 바다에 흡수되어 탄산을 형성하고 해양 산성화를 통해 pH를 낮추고 있다(현재 8.1 미만).^{[31][32][33][34]} pH는 2100년까지 7.7에 도달할 것으로 예상된다.^[39]

해양 동물 골격의 주요 성분은 칼슘인데, 탄산 칼슘은 압력에 따라 잘 녹기 때문에 탄산염 껍질과 골격은 탄산염 보상 심도 아래에서 녹는다.^[35] 탄산 칼슘은 pH가 낮을수록 더 잘 녹기 때문에 해양 산성화는 굴, 조개, 성게, 산호 등 석회질 껍질을 가진 해양 생물에게 영향을 줄 가능성이 높으며,^[36][37] 탄산염 보상 심도는 해수면에 더 가까워진다. 영향을 받는 플랑크톤에는 날개 조개, 코코리스, 유공충 등이 있으며, 이들은 모두 먹이 사슬에서 중요하다. 열대 지방에서는 산호가 탄산 칼슘 골격을 만들기 어려워지면서 심각한 영향을 받을 가능성이 높으며,^[38] 이는 다른 산호초 생물들에게도 부정적인 영향을 미친다.^[39]

현재 해양 화학 변화 속도는 지구 지질학적 역사상 유례가 없는 것으로 보여, 해양 생태계가 앞으로 변화하는 조건에 얼마나 잘 적응할 수 있을지는 불확실하다.^[40] 특히 우려되는 것은 산성화와 함께 예상되는 높은 해양 온도 및 낮은 산소 농도의 추가적인 스트레스 요인이 바다에 미치는 영향이다.^[41]

3. 3. 지질 해양학 (해양 지질학)

해양 지질학은 지질학의 한 분야로, 판 구조론과 고해양학을 포함하여 해저의 지질학을 연구한다.^[1] 해저 지형, 퇴적물, 지각 구조, 지구조 운동 등을 연구하며, 해저 확산, 판 구조론, 해저 자원 탐사, 해저 지진 및 화산 활동 등도 연구 대상에 포함된다.^[1]

3. 4. 물리 해양학

물리 해양학은 해양 내의 물리적 조건과 물리적 과정, 특히 해수의 움직임과 물리적 특성을 연구하는 학문이다. 해양학의 여러 하위 분야 중 하나이며, 기술적 물리 해양학과 역동적 물리 해양학으로 나눌 수 있다.

기술적 물리 해양학은 관찰과 복잡한 수치 모델을 통해 해수의 움직임을 정확하게 설명하는 데 중점을 둔다. 역동적 물리 해양학은 유체의 움직임을 지배하는 과정에 초점을 맞추며, 주로 이론 연구와 수치 모델을 사용한다. 이는 지구 물리학 유체 역학(GFD)의 일부이며, GFD는 코리올리 힘의 영향을 받는 공간 및 시간 규모에서 발생하는 흐름을 연구하는 유체 역학의 하위 분야이다.

물리 해양학은 온도-염분 구조, 혼합, 표면파, 내부파, 표면 조석, 내부 조석 등을 연구한다.

3. 4. 1. 해류

조석, 코리올리 효과, 바람의 방향 및 세기 변화, 염분, 온도가 해류를 결정하는 주요 요인이다.^[1] 열염분 순환(THC)은 해양 분지를 연결하며, 주로 해수 밀도에 따라 달라진다. 여기서 ''thermo-''는 온도를, ''-haline''은 염분 함량을 의미한다.^[1] 온도와 염분 외의 다른 요인을 더 정확하게 설명하기 위해 이 시스템을 '자오선 역전 순환'이라고 부르는 것이 더 일반화되고 있다.^[1]

걸프 해류와 쿠로시오 해류는 바람에 의해 생기는 서안 경계 해류의 대표적인 예시이다.^[1]

3. 4. 2. 해양 열 함량

해양 열 축적(OHC)은 지구의 에너지 균형 변화로 인해 바다에 축적되는 추가적인 열을 의미한다.^[42][43] 해양 열 함량(OHC)은 바다에 저장된 열을 가리킨다. 해양 열기의 변화는 열팽창 때문에 해수면 상승에 중요한 역할을 한다. 해양 온난화는 1971년 이후 지구 온난화와 관련된 에너지 축적의 90%를 차지한다.^[42][43]

]

3. 5. 고생대 해양학

고생물 해양학은 지질학적 과거의 해양사를 순환, 화학, 생물학, 지질학, 퇴적 패턴과 생물학적 생산성 측면에서 연구하는 학문이다. 환경 모델과 다른 대용물을 이용한 해양학 연구를 통해 과학계는 과거 기후를 다양한 간격으로 재구성하여 지구 기후에서 해양 과정의 역할을 평가할 수 있다. 고생대양학 연구는 고생대 기후학과 밀접하게 관련되어 있다.^[1]

고고해양학은 지질 시대 해양의 역사에 대해 순환, 화학, 생물학, 지질학, 퇴적 패턴 및 생물학적 생산성을 연구하는 학문으로, 환경 모델과 다양한 대리 변수를 사용하여 과학계가 다양한 간격으로 과거 기후를 재구성하고 전 지구 기후에서 해양 과정의 역할을 평가할 수 있게 한다. 고고해양학 연구는 고기후학과도 밀접하게 관련되어 있다.^[1]

4. 연구 방법

해양학 연구는 크게 해양 관측과 수치 모델링(수치 시뮬레이션) 두 가지 방법으로 이루어진다.

4. 1. 해양 관측

4. 2. 수치 모델링 (수치 시뮬레이션)

참조

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