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해수면

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1. 개요

해수면은 장기간에 걸쳐 관측된 해수면 높이 자료를 바탕으로 계산되며, 조석, 바람, 기압, 온도, 염분 등 다양한 요인의 영향을 받는다. 대한민국에서는 인천 앞바다의 평균 해수면을 기준으로 해발 고도를 측정하며, 영국, 러시아, 홍콩 등 다른 국가에서도 각기 다른 기준으로 해수면을 측정한다. 위성 고도 측정 기술 발달로 해수면을 정밀하게 측정할 수 있게 되었으며, 평균 해수면을 기준으로 한 물체의 고도를 평균 해수면 상부 높이(AMSL)라고 한다. 해수면은 조석, 기상 및 해양 변동, 기후 변동 등 다양한 요인에 의해 변동하며, 해수면과 육지 사이의 관계를 나타내는 용어들이 사용된다. 해수면은 어업 관련 법령 적용의 기준이 되기도 하며, 일본에서는 특정 호수를 해면으로 지정하여 관리한다.

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해수면
지도 정보
정의
의미지구 표면에서 해양과 대기가 만나는 경계면
기준면육지 높이의 기준이 되는 면
측정
측정 단위미터, 피트
평균 해수면특정 기간 동안 관측된 해수면 높이의 평균값
지구 타원체높이 측정의 기준이 되는 이상적인 지구 형상
지오이드평균 해수면과 일치하는 지구 중력장의 등포텐셜면
변화 요인
주요 요인기후 변화
빙하빙상의 융해
해수 열팽창
지각 운동
지역적 변화바람, 해류, 해수 온도, 염도, 중력 변화
기후 변화와 해수면 상승
해수면 상승 원인빙하빙상의 융해
해수 열팽창
상승 속도20세기 이후 가속화
미래 전망21세기 동안 더욱 상승할 것으로 예측
영향
해안 지역침수
해안 침식
폭풍 해일 위험 증가
생태계해안 습지 파괴, 생물 다양성 감소
사회 경제적 영향식수 오염
농경지 손실
이주민 발생
기반 시설 파괴
연구 및 예측
주요 기관기후 변화에 관한 정부간 패널 (IPCC)
미국해양대기청 (NOAA)
측정 기술위성 고도계, 조위계
예측 모델기후 변화 시나리오 기반 예측
추가 정보
참고 자료지구 온난화
해양학
기후 변화
관련 문서해안선
해일
수문학

2. 평균 해수면의 측정

평균 해수면(Mean Sea Level, MSL)은 특정 지역의 높이 기준으로 사용되는 평균적인 해수면 높이이다. 어떤 지점의 평균 해수면으로부터의 높이를 해발이라고 한다. 평균 해수면은 조석, 바람, 파랑 등 다양한 요인에 의해 끊임없이 변화하는 해수면을 일정 기간 동안 평균하여 계산한다.[6]

해수면은 실제 해수면 변화와 관측 지점의 고도 변화에 따라 결정되지만, 장기간 평균값을 사용하더라도 해류, 기압 변화, 수온, 염분 농도 등의 영향을 받는다.[6] 만약 이러한 영향과 육지 및 해저 지형의 영향이 없다면, 평균 해수면은 지구의 등퍼텐셜면인 지오이드와 일치한다. 평균 해수면과 지오이드의 차이는 해면 형태학을 통해 조사할 수 있으며, 전 세계적으로 최대 ±2m 정도이다. 평균 해수면은 지구 표면 전체에서 일정하지 않으며, 파나마 운하에서는 태평양대서양보다 20cm 더 높다.

"정수면"(Still Water Level, SWL)은 풍랑과 같은 움직임이 평균화된 바다의 수위를 의미한다.[8] 평균 해수면(MSL)은 정수면을 시간에 따라 평균하여 조류로 인한 변화까지 제거한 값을 의미한다. "전 지구적 MSL"은 전 세계 해양에 대한 공간 평균을 의미하며, 대규모 조석계측기나 위성 측정을 통해 계산된다.[7] MSL 값은 육지에 대한 상대값으로 측정되는 경우가 많다. 따라서 "상대적 MSL"의 변화는 실제 해수면 변화뿐만 아니라 육지 높이의 변화에 의해서도 발생할 수 있다.

정확한 평균 해수면을 결정하기는 어렵다. 해수면은 조류, 바람, 대기압, 국지적인 중력 차이, 온도, 염분 등 다양한 요인의 영향을 받기 때문이다.[6] 특정 위치의 평균 해수면은 장기간에 걸쳐 계산될 수 있으며, 기준면으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 공식 조석계측기에서 평균 해수면을 결정하기 위해 시간당 측정값을 전체 19년 주기의 메톤 주기에 걸쳐 평균하기도 한다.[7]

2. 1. 대한민국

대한민국에서는 인천 앞바다의 평균 해수면을 기준으로 해발 고도를 측정한다.

2. 2. 다른 국가

영국에서는 영국측지기준면(영국 지도의 0미터 높이)이 1915년부터 1921년까지 콘월의 뉴린에서 측정된 평균 해수면이다.[9] 러시아 제국 시대부터 러시아와 다른 이전 지역들, 현재 독립국가에서는 크론슈타트 해류계의 0 레벨을 기준으로 해수면을 측정한다.

홍콩에서는 "mPD"가 측량 용어로 "주요 기준면 위의 미터"를 의미하며 해도 기준면[10]보다 0.146m 높고 평균 해수면보다 1.304m 낮은 높이를 나타낸다.

프랑스에서는 마르세유의 마레그라프가 1883년부터 해수면을 지속적으로 측정하여 해수면에 대한 가장 긴 집계 데이터를 제공한다. 이는 유럽 대륙의 일부와 아프리카의 주요 부분에 대한 공식 해수면으로 사용된다. 스페인알리칸테의 해수면을 기준으로 해수면 아래 또는 위의 높이를 측정하는 반면, 유럽 수직 기준계는 1690년대에 거슬러 올라가는 암스테르담 페일 고도에 맞춰 보정된다.

2. 3. 위성 고도 측정

1992년 토펙스/포세이돈 발사 이후 위성 고도계를 통해 해수면을 정밀하게 측정하고 있다.[11] NASA과 CNES의 합동 임무인 TOPEX/Poseidon은 2001년 제이슨-1과 2008년 제이슨-2 위성의 해양 표면 지형 임무로 이어졌다.

3. 평균 해수면 상부 높이 (AMSL)

"평균 해수면 상부 높이"(AMSL)는 평균 해수면(MSL)을 기준으로 한 물체의 고도(지상) 또는 높이(공중)이다.[5] 이는 항공 분야에서 비행 고도와 구별하여 사용되며, 대기 과학과 토지 측량에서도 활용된다.

GPS와 같은 시스템에서는 전체 지구를 근사하는 기준 타원체를 기준으로 높이를 측정한다. 항공 분야에서는 WGS84로 알려진 기준 타원체가 높이 정의에 사용되지만, 이 타원체 높이와 지역 평균 해수면 사이에는 최대 100m의 차이가 있을 수 있다.[5]

NAVD88 및 전 세계 EGM96(WGS84의 일부)와 같은 지오이드 기반 수직 기준면을 사용하는 방법도 있다.

지리학적 특징(예: 산)을 언급할 때, 지형도에서 고도의 변화는 등고선으로 표시된다. 산의 최고점 또는 정상은 AMSL 높이로 표시된다. 캘리포니아주 데스밸리와 같이 해수면 아래에 있는 육지 위치의 경우 AMSL 고도는 음수이다.

지구의 평균 해수면의 국지적 높이를 "수준" 기준면 또는 지오이드라고 불리는 지오데틱 데이텀과 비교하는 것이 종종 필요하다. 외부 힘이 없는 경우, 국지적 평균 해수면은 지구의 중력장의 등포텐셜면인 이 지오이드 표면과 일치하게 된다. 국지적 평균 해수면과 지오이드 사이의 위치에 따라 다르지만 시간적으로 지속되는 분리는 (평균) 해양 표면 지형으로 불린다. 이는 전 세계적으로 ±1m의 범위에서 변화한다.[12]

4. 해수면과 육지

해수면과 육지 사이의 변화하는 관계를 설명하는 데 여러 용어가 사용된다.


  • '''상대적(relative)'''은 퇴적물 더미의 고정된 지점을 기준으로 한 변화를 의미한다.[13]
  • '''전지구적(eustatic)'''은 지구 중심과 같은 고정된 지점을 기준으로 한 해수면의 전 세계적인 변화를 의미한다. 예를 들어 빙하가 녹는 것이 그 원인이 될 수 있다.[14]
  • '''용적적(steric)'''은 열팽창염분 변화로 인한 해수면의 전 세계적인 변화를 의미한다.[15]
  • '''등지(isostatic)'''는 해양의 수량 변화를 무시하고 열 부력 또는 판구조 효과로 인해 지구의 고정된 지점을 기준으로 한 지표면의 높이 변화를 의미한다.


빙하기가 끝날 무렵 빙하가 녹으면 빙하의 무게가 제거된 후 땅이 상승하는 등지 빙하 반동이 발생한다. 반대로, 오래된 화산섬은 식는 화산의 무게로 인한 등지 침강으로 인해 상대 해수면 상승을 경험한다. 지하수의 고갈로 인한 육지의 침강은 상대 해수면 상승의 또 다른 등지 원인이다.

5. 해수면 변동

1880년부터 2005년까지의 해수면 변동


지구상의 해수면은 여러 요인으로 변동한다. 조석에 의해 짧은 주기로 광역적인 변동이 발생하고, 홍수나 해일 등으로 국지적으로 변동이 발생한다. 또한, 긴 주기로 보면 기후 변동에 의해 해수면이 수백 미터 변하는 해수면 변동도 발생한다. 해수면 변동이라는 용어는 주로 지질 시대의 해수면 변동을 가리키며, 특히 최근 상승 추세에 있는 해수면 변동은 별도로 해수면 상승이라고 불린다.

대양, 대기 및 빙하 사이의 물 순환


'''국지 평균 해수면(LMSL)'''은 파도와 조류에 의한 변동이 평균화되는 충분히 긴 기간(일반적으로 1년 이상)에 걸쳐 육지 기준점에 대한 바다의 높이로 정의된다. LMSL의 변화를 인식할 때는 해수면 변화(연간 밀리미터 단위)와 유사한 속도로 발생할 수 있는 육지의 수직 이동을 고려하여 조정해야 한다.

일부 육지 이동은 최종 빙하기 말기에 빙상이 녹는 것에 대한 등지형 조정으로 인해 발생한다. 빙상의 무게는 하부 육지를 압박하고, 빙하가 녹으면 육지는 서서히 반등한다. 지표면 빙하량의 변화는 지오이드와 극이동의 재조정을 통해 국지적 및 지역적 해수면에도 영향을 미친다. 기압, 해류 및 국지적 해양 온도 변화도 LMSL에 영향을 미칠 수 있다.

해수면 상승의 두 가지 주요 원인은 다음과 같다.[16][17]

  • 육지 빙하(산악 빙하나 극지방 빙상)가 감소하여 해양으로 물이 방출된다.
  • 해양 온도가 상승함에 따라 따뜻해진 물이 팽창한다.

5. 1. 단기적 및 주기적 변화

해수면은 조석, 대기압, 바람(폭풍 해일), 증발강수, 해수면 지형, 엘니뇨-남방 진동, 계절 변화, 와동, 지진(쓰나미) 등 다양한 요인에 의해 수 분에서 수 개월 주기로 변동한다.[1] 이러한 요인들은 일반적으로 수 미터 이내의 단기적인 해수면 변화를 일으킨다.

5. 1. 1. 조석

주기적인 해수면 변화
일주 및 반일 조석12-24시간 주기0.1m-10m 이상
장주기 조석2주-1년 주기0.1m 미만
극조(챈들러 요동)14개월 주기5mm



많은 요인들이 수 분에서 수 개월에 이르는 기간 동안 해수면의 단기적인 변화(일반적으로 수 미터 이내)를 일으킬 수 있다.[1]

5. 1. 2. 기상 및 해양 변동

많은 요인들이 수 분에서 수 개월에 이르는 기간 동안 해수면의 단기적인 변화(일반적으로 수 미터 이내)를 일으킬 수 있다.

기상 및 해양 변동
대기압수 시간-수 개월-0.7~1.3 m
바람 (폭풍 해일)1-5일최대 5 m
증발강수 (장기 패턴을 따를 수도 있음)수일-수주0.1m 미만
해수면 지형 (수온과 해류의 변화)수일-수주최대 1 m
엘니뇨-남방 진동5-10년마다 6개월최대 0.6 m


5. 1. 3. 계절 변화

계절 변화
대양(대서양, 태평양, 인도양) 간 계절적 수량 균형6개월 
수면 경사의 계절적 변화6개월 
하천 유출/홍수2개월1m
계절적 수온 변화(온도 및 염분)6개월0.2m


5. 1. 4. 와동

와동(정상파)수 분-수 시간최대 2 m


5. 1. 5. 지진

지진
쓰나미 (파괴적인 장주기파)수 시간0.1m - 10m 이상
급격한 지표면 높이 변화수 분최대 10m


5. 2. 장기적 변화 (해수면 상승)

지구상의 해수면은 다양한 요인으로 변동한다. 조석에 의해 짧은 주기로 광역적인 변동이 일어나고, 홍수나 해일 등의 국지적인 변동이 일어난다. 또 긴 주기로 보면 기후 변동에 의해 해수면이 수백 미터 바뀌는 해수 준변동(海水準変動)도 발생하고 있다. 해수 준변동이라는 말은 주로 지질 시대의 해수면 변동을 가리키며, 특히 최근 상승 경향에 있는 해수면 변동은 별도로 해수면 상승이라고 불린다.[16] 현재 해수면 상승을 일으키는 두 가지 주요 원인은 육지 빙하의 감소와 해양 온도 상승에 따른 물의 열팽창이다.[17]

6. 어업 관련 정의

해수면과 내수면(하천, 호수, 늪 등의 수면)의 구분은 어업권 설정이나 어업 조정 방법 등 어업 관련 법령을 적용할 때 가장 기본이 된다.[19]

해수면과 하천(내수면)의 경계는 일반적으로 하구 양안을 잇는 선으로 하지만, 지형상 하구 양안 자체가 명확하지 않은 경우도 있다. 이 경우에는 담수의 유량과 생태계 변화 등을 종합적으로 판단하여 결정한다.[19]

6. 1. 일본의 해면 지정 호수

일본 수산업법에서 해면으로 지정된 호수는 다음과 같다.[19]

참조

[1] 웹사이트 What is "Mean Sea Level"? https://psmsl.org/tr[...] National Oceanography Centre 2024-01-29
[2] 논문 Climate Science Special Report. Chapter 12: Sea Level Rise. Key finding 1. https://science2017.[...] USGCRP 2018-12-27
[3] 논문 Sea-level rise and its possible impacts given a 'beyond 4°C (39.2°F)world' in the twenty-first century 2011
[4] 웹사이트 Earth Radius by Latitude Calculator https://rechneronlin[...] 2021-08-22
[5] 논문 High-resolution residual geoid and gravity anomaly data of the northern Indian Ocean – An input to geological understanding 2013-01
[6] 간행물 Bulletin of the National Research Council 1932 US National Research Council
[7] 논문 Concepts and Terminology for Sea Level: Mean, Variability and Change, Both Local and Global 2019-04-29
[8] 웹사이트 Still-water level - AMS Glossary http://glossary.amet[...] 2018-12-10
[9] 웹사이트 Ordnance Survey Benchmark locator https://www.ordnance[...] 2021-12-21
[10] 웹사이트 Tide: Notes https://www.hko.gov.[...] Hong Kong Observatory
[11] 논문 Evaluating models of sea state bias in satellite altimetry 1994
[12] 웹사이트 Sea Level 101: What Determines the Level of the Sea? https://science.nasa[...] NASA 2020-06-03
[13] 서적 Glossary of geology American Geological Institute 1997
[14] 서적 Glossary of geology American Geological Institute 1997
[15] 서적 Glossary of geology American Geological Institute 1997
[16] 웹사이트 Eustatic sea level http://www.glossary.[...] Schlumberger Limited 2011-06-10
[17] 웹사이트 Global Warming Effects on Sea Level http://www.climateho[...] 2016-12-02
[18] 간행물 Code of Federal Regulations Sec. 91.121 http://rgl.faa.gov/R[...] US Federal Aviation Administration
[19] 웹사이트 農林水産省/漁業法第六条第五項第五号の湖沼及び湖沼に準ずる海面 https://www.maff.go.[...]
[20] 웹사이트 【注意!!】能取湖の海面指定について http://www.okhotsk.p[...] 北海道オホーツク総合振興局



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