수괴
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1. 개요
수괴는 특정 온도와 염분 특성을 가진 해수의 덩어리를 의미한다. 주요 수괴로는 남극 저층수, 북대서양 심층수, 북태평양 중간수 등이 있으며, 열염 순환의 중요한 경로를 형성한다. 수괴는 온도와 염분, 밀도에 따라 특성이 결정되며, 온도-염분 다이어그램을 통해 분류할 수 있다. 기후 변화 등으로 인해 수괴의 특성은 변동될 수 있으며, 정확한 분류를 위해서는 지속적인 관찰과 데이터 분석이 필요하다.
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| 수괴 | |
|---|---|
| 수괴 정보 | |
| 정의 | 해양학에서, 수괴(水塊, water mass)는 해양 내에서 식별 가능한 물리적, 화학적 특성을 공유하는 물의 양을 말한다. 이러한 특성은 온도, 염분, 용존 가스, 동위원소 시그니처 등이 될 수 있다. |
| 형성 과정 | 수괴는 해수면에서 특정 기상 조건 하에 형성되거나, 다른 수괴와의 혼합을 통해 형성될 수 있다. |
| 중요 특징 | 수괴는 밀도 성층에 의해 구분되며, 각각의 수괴는 고유한 온도-염분(T-S) 특성을 가진다. 수괴는 해류를 따라 이동하며, 다른 수괴와 혼합되면서 특성이 변하기도 한다. |
| 연구 분야 | 수괴 연구는 해양 순환, 기후 변화, 해양 생태계 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 한다. |
| 주요 수괴 종류 | 북대서양 심층수 (NADW) 남극 저층수 (AABW) 지중해수 (Mediterranean Water) 북태평양 중층수 (NPIW) |
| 수괴 분석 방법 | 온도-염분 다이어그램 (T-S diagram) 화학적 추적자 (Chemical tracers) 동위원소 분석 (Isotope analysis) |
| 수괴와 해양 순환 | 수괴는 전 지구 해양 순환의 중요한 구성 요소이며, 열과 염분을 수송하는 역할을 한다. |
| 수괴와 기후 변화 | 기후 변화는 수괴의 특성 변화, 해양 순환 변화를 통해 전 지구 기후 시스템에 영향을 미칠 수 있다. |
| 수괴와 해양 생태계 | 수괴는 해양 생태계의 분포, 생산성 등에 영향을 미치며, 특정 수괴는 고유한 생물 군집을 가지기도 한다. |
2. 주요 수괴
세계 해양에는 다양한 수괴가 존재한다. 주요 수괴는 다음과 같이 분류할 수 있다.
- 남극 저층수(AABW)
- 북대서양 심층수(NADW)
- 남극 순환 심층수(CDW)
- 남극 중간수(AAIW)
- 남극하 모드수(SAMW)
- 북극 중간수(AIW)
- 북태평양 중간수(NPIW)
- 다양한 해양 분지의 중심수
- 다양한 해양 표층수
광범위하게 분포하며 명칭이 붙어 있는 수괴는 다음과 같다.
- 남극 중층수(AAIW)
- 아남극 모드 수(SAMW)
- 북대서양 아열대 모드 수(NASTMW)
- 북태평양 아열대 모드 수(NPSTMW)
- 동해 고유수(JSPW): 수온 0~2℃, 용존 산소량이 비교적 많다.
2. 1. 남극 및 북대서양 수괴
- 남극 저층수(AABW): 남극 저층수는 해빙이 만들어질 때 남은 부분이다. 매우 차갑지만, 어는점까지는 아니어서 물이 아래로 이동하여 해저를 따라 흐른다. 수온 0℃ 전후, 고밀도이며, 열염 순환의 주요 경로 중 하나이다.
- 북대서양 심층수(NADW): 고밀도이며, 열염 순환의 주요 경로 중 하나이다.
- 남극 순환 심층수(CDW)
- 남극 중간수(AAIW)
- 남극하 모드수(SAMW)
- 북극 중간수(AIW)
- 북태평양 중간수(NPIW): 북태평양을 순환하는 해류를 구성하는 수괴이다.
2. 2. 북극 및 북태평양 수괴
북극 중간수(AIW)와 북태평양 중간수(NPIW)는 북극 및 북태평양 지역의 주요 수괴이다. 북태평양 중간수(NPIW)는 북태평양을 순환하는 해류를 구성하는 수괴이다. 북태평양 아열대 모드 수(NPSTMW)는 겨울철에 혼합층이 발달하고, 봄철에 표층 수온 상승으로 덮여 형성된다.2. 3. 기타 수괴
세계 해양의 일반적인 수괴는 다음과 같다.- 남극 저층수(AABW): 남극 저층수는 매우 중요한 수괴이다. 해빙이 만들어질 때 남은 부분으로, 매우 차갑지만 어는점까지는 아니어서 물이 아래로 이동하여 해저를 따라 흐른다.
- 북대서양 심층수(NADW)
- 남극 순환 심층수(CDW)
- 남극 중간수(AAIW)
- 남극하 모드수(SAMW)
- 북극 중간수(AIW)
- 북태평양 중간수(NPIW)
- 다양한 해양 분지의 중심수
- 다양한 해양 표층수
다음은 매우 광범위하게 분포하며 명칭이 붙어 있는 수괴이다.
- 남극 저층수(AABW) - 수온 0℃ 전후, 고밀도이며, 열염 순환의 주요 경로 중 하나이다.
- 남극 중층수(AAIW)
- 아남극 모드 수(SAMW)
- 북대서양 심층수(NADW) - 고밀도이며, 열염 순환의 주요 경로 중 하나이다.
- 극환 심층수(CDW)
- 북극 중층수(AIW)
- 북대서양 아열대 모드 수(NASTMW)
- 북태평양 아열대 모드 수(NPSTMW) - 겨울철에 혼합층이 발달하고, 봄철에 표층 수온 상승으로 덮여 형성된다.
- 북태평양 중층수(NPIW) - 북태평양을 순환하는 해류를 구성하는 수괴.
- 동해 고유수(JSPW) - 수온 0~2℃, 용존 산소량이 비교적 많다.
3. 수괴의 특성
물 덩어리는 많은 종류가 있지만, 모든 물 덩어리는 공통적인 특성을 공유한다.
3. 1. 온도와 염분
물 덩어리는 서로 다른 온도를 가진 수역에서 형성된다. 남극과 같은 추운 기후에서 얼음이 형성될 때, 차가운 온도는 물의 분자 결합을 분리하여 밀도가 낮아지게 한다. 그러나 물은 얼 때 부피가 약 9% 증가하기 때문에 얼음은 물보다 밀도가 낮아져 빙하가 뜨게 된다. 이것은 또한 물의 염분을 감소시킨다. 물의 염분은 담수보다 낮은 온도에서 물을 얼게 한다. 담수는 표준 0°C에서 얼지만, 해수는 평균 -2°C에서 언다.다음은 매우 광범위하게 분포하며 명칭이 붙어 있는 수괴이다.
- 남극 저층수(AABW) - 수온 0°C 전후, 고밀도이며, 열염 순환의 주요 경로 중 하나이다.
- 남극 중층수(AAIW)
- 아남극 모드 수(SAMW)
- 북대서양 심층수(NADW) - 고밀도이며, 열염 순환의 주요 경로 중 하나이다.
- 극환 심층수(CDW)
- 북극 중층수(AIW)
- 북대서양 아열대 모드 수(NASTMW)
- 북태평양 아열대 모드 수(NPSTMW) - 겨울철에 혼합층이 발달하고, 봄철에 표층 수온 상승으로 덮여 형성된다.
- 북태평양 중층수(NPIW) - 북태평양을 순환하는 해류를 구성하는 수괴.
- 동해 고유수(JSPW) - 수온 0°C~2°C, 용존 산소량이 비교적 많다.
3. 2. 밀도
물 덩어리는 서로 다른 온도를 가진 수역에서 형성된다. 남극과 같은 추운 기후에서 얼음이 형성될 때, 차가운 온도는 물 분자의 결합을 분리하여 밀도가 낮아지게 한다. 그러나 물은 얼 때 부피가 약 9% 증가하기 때문에 얼음은 물보다 밀도가 낮아져 빙하가 뜨게 된다. 이것은 또한 물의 염분을 감소시킨다. 물의 염분은 담수보다 낮은 온도에서 물을 얼게 한다. 담수는 0°C에서 얼지만, 해수는 평균 -2°C에서 언다.다음은 매우 광범위하게 분포하며 명칭이 붙어 있는 수괴이다.
- 남극 저층수(AABW) - 수온 0°C 전후, 고밀도이며, 열염 순환의 주요 경로 중 하나이다.
- 남극 중층수(AAIW)
- 아남극 모드 수(SAMW)
- 북대서양 심층수(NADW) - 고밀도이며, 열염 순환의 주요 경로 중 하나이다.
- 극환 심층수(CDW)
- 북극 중층수(AIW)
- 북대서양 아열대 모드 수(NASTMW)
- 북태평양 아열대 모드 수(NPSTMW) - 겨울철에 혼합층이 발달하고, 봄철에 표층 수온 상승으로 덮여 형성된다.
- 북태평양 중층수(NPIW) - 북태평양을 순환하는 해류를 구성하는 수괴.
- 동해 고유수(JSPW) - 수온 0°C~2°C, 용존 산소량이 비교적 많다.
4. 수괴 분류
수괴는 T-S 다이어그램을 통해 분류할 수 있는데, 이 다이어그램은 물의 온도와 염분 농도를 기준으로 한다. 그러나 수괴는 기후 변화, 계절 변화, 강수량 변화 등에 따라 온도와 염분 농도가 변할 수 있어 일정하지 않다. 따라서 완전한 수괴 분류를 위해서는 수원의 수질 유형, 온도 및 염분 농도의 표준 편차 등이 필요하며, 이를 확립하기 위해서는 지속적인 관찰이 요구된다. 이러한 측정이 완료되면, 현재 물의 밀도를 파악하고 수괴를 더 세분화할 수 있다.
4. 1. 온도-염분 다이어그램 (T-S Diagram)
수괴를 분류하는 가장 좋은 방법은 T-S 다이어그램을 사용하는 것이다. 이 다이어그램은 물의 온도와 염분 농도를 기준으로 수괴를 분류하며 단일 점으로 표시된다. 그러나 수괴는 일정하지 않다. 시간이 지남에 따라 기후가 변하고, 계절이 길어지거나, 강수량이 줄어들어 수괴의 온도나 염분 농도가 변할 수 있다. 완전한 수괴 분류를 위해서는 수원(水原)의 수질 유형과 온도 및 염분 농도의 표준 편차가 필요하다. 수괴의 표준 편차를 확립하는 데는 여러 해가 걸릴 수 있으며 지속적인 관찰이 필요하다. 필요한 모든 측정이 완료되면, 데이터는 현재 물의 밀도를 결정하고 수괴를 더 세분화하는 데 도움이 된다.
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