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해류

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목차

1. 개요

해류는 바닷물의 지속적인 흐름을 의미하며, 역사적으로 포르투갈의 항해 캠페인에서 체계적인 연구가 시작되었다. 18세기에는 제임스 쿡과 제임스 레넬 등의 탐험가들이 태평양과 대서양 해류에 대한 정보를 수집했고, 1871년 챌린저 탐사를 통해 해양 생물과 해양학 연구의 기초를 다졌다. 해류는 표층류와 심층류로 구분되며, 바람, 달의 중력, 수온 및 염분 변화에 의해 발생한다. 주요 해류로는 쿠로시오 해류, 멕시코 만류, 남극 순환류 등이 있으며, 이들은 기후, 생태계, 경제에 광범위한 영향을 미친다. 최근에는 기후 변화가 해류의 세기와 패턴에 영향을 미치면서, 해양 생물의 분포 변화와 해수면 상승 등의 문제가 제기되고 있다. 해류는 직접 측류와 간접 측류 방식으로 관측하며, 전자기해류계, 초음파식 다층 유속계 등이 사용된다.

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해류
지도 정보
개요
정의해양에서 일정한 방향으로 대량의 해수가 지속적으로 이동하는 현상
특징조류와 달리 해수의 밀도차, 바람, 지구 자전 등의 요인으로 발생
수온, 염분, 영양분 등 다양한 물질을 이동시킴
기후에 큰 영향
원인
밀도차해수의 온도와 염분 차이로 인해 발생
바람지속적인 바람이 해수면을 밀어 해류 발생
지구 자전전향력에 의해 해류의 방향에 영향
유형
표층 해류해수면에서 바람의 영향을 받아 발생
심층 해류해수의 밀도 차이로 인해 심해에서 발생
난류적도에서 극지방으로 이동하는 따뜻한 해류
한류극지방에서 적도로 이동하는 차가운 해류
주요 해류
북적도 해류태평양과 대서양에서 동쪽에서 서쪽으로 흐르는 해류
남적도 해류태평양과 대서양에서 동쪽에서 서쪽으로 흐르는 해류
멕시코 만류대서양에서 따뜻한 해류
쿠로시오 해류서태평양에서 따뜻한 해류
캘리포니아 해류동태평양에서 차가운 해류
페루 해류동태평양에서 차가운 해류
해류의 영향
기후해류는 열에너지를 이동시켜 기후에 영향
난류는 따뜻한 기후, 한류는 차가운 기후를 형성
해양 생태계해류는 영양염류를 이동시켜 해양 생태계에 영향
플랑크톤, 어류 등 해양 생물의 분포에 영향
수송해류는 해상 운송에 영향
관련 연구
연구 분야해양학
기상학
지구과학
연구 방법인공위성 관측
해양 관측 부이
해양 시뮬레이션
추가 정보
해류의 깊이표면에서 약 2000 m (6600 ft)까지
주의 사항
해류는지속적이고 방향성 있는 해수 이동을 나타냄

2. 역사

해류에 대한 지식은 오래전부터 존재했다. 8세기 바이킹들은 뛰어난 항해술을 바탕으로 대서양 동부의 해류를 이용했을 것으로 추정된다. 하지만 대양의 강력한 해류가 발견된 것은 15세기 이후, 대양 항해가 활발해진 이후의 일이며, 해류에 대한 지식은 항해술의 발달과 함께 확대되어 갔다.

15세기 이후, 존 카보트는 라브라도 해류를 발견했고, 바스쿠 다 가마는 모잠비크 해류를 거슬러 올라가 인도의 칼리컷에 도착했다. 크리스토퍼 콜럼버스의 탐험에 참여했던 알라미노스는 멕시코 만류의 존재를 알아채고 유럽으로 가는 항로를 발견하기도 했다.

16세기에는 네덜란드인 얀 호이펜 반 린스호텐이 대서양의 해류를 상세히 설명한 수로지를 작성했으며, 17세기에는 킬히너가 인도양 해양도를 간행하여 적도 해류와 아가사스 해류를 명시했다. 에드먼드 핼리는 계절풍과 함께 변화하는 인도양의 표층 해류와 북적도 해류, 남적도 해류 사이의 적도 반류를 밝혀냈다.

해류의 과학적 조사가 본격적으로 이루어지기 시작한 것은 20세기에 들어와서, 특히 제2차 세계 대전 이후이다. 현재 전 세계의 해류 중에서 멕시코 만류와 쿠로시오 해류가 가장 자세히 연구되었다고 할 수 있지만, 아직도 해류 연구에는 불명확한 점이 남아있다.

2. 1. 초기 탐험

해류에 대한 최초의 체계적인 연구는 포르투갈이 대서양의 해류와 바람을 조사하면서 시작되었다. 카나리아 제도 남쪽에서 출발한 배는 바람과 해류의 변화 때문에 돌아오기 어려웠는데[46], 북대서양 환류와 적도 반류, 북동무역풍과 남동무역풍이 만나는 복잡한 흐름이 범선의 북쪽 항해를 방해했기 때문이다.[47] 포르투갈인들은 이 문제를 해결하고 인도와 아프리카 주변 해상 항로를 개척하기 위해 체계적인 항해법을 개발했고, 카나리아 남부 지역에서 돌아오는 경로를 'volta do mar]]'라고 불렀다.

제임스 쿡과 루이 앙투안 드 부갱빌 등 18세기 후반 탐험가들은 태평양 해류 정보를 수집했고, 제임스 레넬은 1777년 희망봉 항해 중 Scilly 섬 근처의 간헐적 해류(Rennell 's Current)를 파악하고 대서양과 인도양 해류를 설명하는 최초의 해양학 교과서를 저술했다.

1872년에 해양탐사를 진행한 HMS 챌린저호


1871년 영국 정부는 왕립 학회 권고에 따라 세계 바다 탐험 및 과학적 조사 탐험을 발표했고, 에든버러 대학교의 찰스 와이빌 톰슨과 존 머레이가 챌린저 호를 이용해 약 70000해리(130,000km)를 탐사했다. 1876년 탐사 종료 후 챌린저 호는 심해생물을 발견하고 약 4717종의 해양생물을 발견하여 해양생물학을 탄생시켰으며, 수온, 퇴적물, 심층수, 해류, 기상 관측 자료는 현대 해양학의 기초가 되었다.

바다에 흐름이 있다는 사실은 8세기 바이킹 시대부터 알려져 있었지만, 대양의 강력한 해류는 15세기 이후 대양 항해가 활발해지면서 발견되었다. 1497년 존 카보트는 라브라도 해류를, 바스쿠 다 가마는 모잠비크 해류를 거슬러 항해하여 인도에 도착했다. 1513년 크리스토퍼 콜럼버스의 항해 안내인 알라미노스는 멕시코 만류를 타고 유럽으로 가는 항로를 발견했다. 1595년 얀 호이펜 반 린스호텐은 대서양 해류를 상세히 설명한 수로지를 작성했고, 1678년 킬히너는 인도양 해양도를 간행하여 서쪽으로 향하는 적도 해류와 아가사스 해류를 명시했다. 1688년 에드먼드 핼리는 계절풍과 함께 변화하는 인도양 표층 해류와 북적도 해류와 남적도 해류 사이의 적도 반류를 밝혀냈다.

일본에서는 12세기에 쿠로시오 해류가 류큐 제도에서 일본 남쪽 해안을 흐른다는 사실이 알려져 있었지만, 북태평양 전체 해류에 대한 지식은 부족했다. 간에이 시대 쇄국 이후 외양 항해가 금지되면서 외양 해류 지식은 사라졌고, 에도 시대 표류선이 해류를 거슬러 귀항하려다 실패한 사례가 많았다.[45] 현재는 소비에트 연방의 붕괴에 따라 동사할린 해류 등의 조사도 진행되고 있다.

2. 2. 근대 해양학의 발전

해류에 대한 최초의 체계적인 연구는 포르투갈의 대서양 항해 캠페인으로, 대서양의 해류와 바람에 대한 연구였다. 카나리아 제도의 남쪽에서 출발한 배는 바람과 해류의 흐름 변화 때문에 오직 바람에만 의존하는 항해로는 돌아오기가 매우 힘들었다.[46] 북대서양 환류와 적도 반류, 북동무역풍과 남동무역풍이 만나는 복잡한 바람과 해류의 흐름은 범선이 북쪽으로 되돌아가는 것을 어렵게 만들었다.[47] 포르투갈인들은 이러한 문제를 극복하고 인도와 아프리카 주변 해상 항로를 개척하기 위해 체계적인 항해법을 개발했고, 카나리아 남부지역에서 돌아오는 경로를 'volta do mar]'라 불렀다.

제임스 쿡과 루이 앙투안 드 부갱빌을 포함한 18세기 후반 탐험가들은 태평양 해류에 대한 정보를 수집했다. 제임스 레넬은 1777년 희망봉 주위를 항해하며 Scilly 섬 근처의 간헐적 해류(레넬 해류)를 이해하고, 대서양과 인도양의 해류를 자세히 설명하는 최초의 해양학 과학 교과서를 저술했다.

순수 과학 목적의 최초 해양 탐사는 챌린저 탐사이다. 1871년 영국 정부는 영국 왕립 학회의 권고에 따라 세계 바다 탐험 및 과학적 조사 탐험을 발표했다. 이후 스코틀랜드 에든버러 대학의 찰스 와이빌 톰슨과 그의 제자 존 머레이가 탐사를 시작했다. 챌린저 호는 톰슨의 감독 하에 약 70000해리(130,000km)를 항해했다. 1876년 탐사를 마친 챌린저호는 심해생물을 발견하고, 약 4717종의 해양생물을 발견하여 해양생물학을 탄생시켰다. 또한 바다 수온, 퇴적물 채집, 심층수, 해류, 기상 관측 등의 자료는 현대 해양학의 기초가 되었다. 챌린저 탐사의 영향으로 서방 국가들은 본격적으로 해양 탐사를 시작했다.

바다에 흐름이 있다는 사실은 예로부터 알려져 있었다. 8세기 바이킹들은 뛰어난 항해술로 대서양 동부 해류를 이용했을 것으로 추정된다. 그러나 대양의 강력한 해류는 15세기 이후 대양 항해가 활발해지면서 발견되었고, 해류 지식은 항해술 발달과 함께 확대되었다. 1497년 이탈리아 선장 존 카보트는 라브라도르 해류를, 같은 해 바스쿠 다 가마는 모잠비크 해류를 거슬러 북상하여 이듬해 아프리카 동해안 잠베지 강 어귀에서 남서 계절풍 해류를 타고 인도 칼리컷에 도착했다는 기록이 있다. 1513년 크리스토퍼 콜럼버스의 탐험 항해 수로 안내인 알라미노스는 멕시코 만류를 발견하고, 이 해류를 타고 유럽으로 가는 최적의 범선 항로를 발견했다.

12세기 일본에서는 쿠로시오 해류가 류큐 제도에서 일본 남쪽 해안을 흐른다는 사실이 알려져 있었는데, 평가모노가타리 속 헤이케 야스요리의 기록에서 짐작할 수 있다. 그러나 북태평양 전체 해류에 대한 지식은 부족했다. 특히 간에이 시대 쇄국 이후 외양 항해가 금지되면서 외양 해류 지식은 사라졌고, 에도 시대 표류선이 해류를 거슬러 귀항하려다 실패하여 전원 사망한 것으로 추정되는 사례가 많았다.[45] 현재는 소비에트 연방의 붕괴에 따라, 정치적 문제로 실태 조사가 어려웠던 동사할린 해류 등의 조사도 진행되고 있다.

3. 특징

인간의 생활과 산업에 긴밀하게 관련된 것은 상층 수괴(上層水塊)의 성질이다. 상층 수괴에서 가장 큰 부분을 차지하는 것은 중앙수(中央水)이다. 태평양 중앙수는 남북 양반구에서 동서로 양분되어 있다. 대서양의 남북 중앙수 사이에는 뚜렷한 경계가 없고, 해수의 특성을 결정짓는 수온-염분 곡선도 조금씩 변화한다.

태평양에서는 특유한 해류계(海流系)를 갖는 적도수(赤道水)가 있어, 남과 북의 중앙수를 뚜렷이 양분한다. 적도수는 북태평양 중앙수보다 훨씬 염분이 짙으며, 남태평양 중앙수에 그 기원을 둔다. 적도 해역에서 볼 수 있는 특수한 해류계는 무역풍과 지구 자전의 편향력이 해류에 미치는 영향이 양반구에서 어떻게 다른가를 보여주며, 남북 서반구 수괴의 교환을 조절하는 역할도 한다.

인도양의 적도수는 홍해에서 흘러나오는 해수의 영향을 받아 약간 염분 농도가 높다. 해류계는 계절풍의 영향을 받아 태평양처럼 정상적이지 못하다. 북반구의 겨울은 북서 계절풍이 강하고 북적도 해류가 우세하며, 적도 반류는 남반구에 존재한다. 여름에는 남서 계절풍이 불며, 북적도 해류와 적도 반류는 나타나지 않는다.

극수(極水)와 중앙수의 혼합이 아극수(亞極水)인데, 북반구에서는 그 발달이 미약하여 북극해에는 남극해처럼 대규모의 극수가 존재하지 않는다. 이러한 수괴의 경계 부근에 생기는 것이 해류이며, 해류는 서로 접하는 수괴와 상호 교류하여 변질하려고 하나 실제로는 언제나 위에서 말한 수괴가 각 해역의 특성을 결정짓고 있다.

3. 1. 해수의 대순환

해수의 대순환은 보통 대양을 남북으로 가른 연직면 내의 해수 운동을 의미한다. 표층에는 대류권이라 불리는 따뜻한 물층이 있고, 그 아래에는 성층권이라 불리는 차가운 물층이 있으며, 그 경계는 약층이라 불린다. 대류권은 열대 표층수와 아열대 차층수로 이루어지며, 깊이 500∼800m보다 깊은 성층권은 중층류·심층류·저층류로 나뉜다. 이러한 흐름의 원천은 주로 남극해의 한랭한 해수가 가라앉으면서 발생한다.

북태평양의 바람 분포를 보면 적도에서 상당히 북쪽까지 동풍인 무역풍이 분다. 이 동풍의 영향으로 태평양을 동에서 서로 횡단하는 서쪽으로 향하는 흐름인 북적도 해류가 생긴다. 적도 부근에서는 코리올리의 힘이 작용하지 않아 폭이 넓은 서류는 필리핀이나 대만 먼바다에 도착한다. 도착한 바닷물은 좁은 유로를 따라 북상해야 하는데, 좁은 유로에 압착되면서 유속은 그 폭에 반비례하여 빨라진다. 이것이 쿠로시오 해류이다.

북상한 쿠로시오 해류의 끝부분은 북위 40도 부근을 동쪽으로 부는 편서풍의 영향으로 동쪽으로 이동하는데, 위도가 높기 때문에 코리올리의 힘이 강해져 끊임없이 남쪽으로 향하는 작용을 받는다. 따라서 북아메리카 대륙의 서쪽 연안에 도착하기까지 많은 부분이 남쪽으로 갈라진다. 캘리포니아 해류는 쿠로시오 해류에 비해 폭이 넓으며, 유속도 작다. 스톰멜은 이 현상을 풍성 해류의 서안 강화라고 불렀다. 뭉크 등은 좀 더 복잡한 실제 측정된 풍력 분포에 가까운 분포를 모델로 쿠릴 해류를 비롯한 시계 반대 방향으로 도는 순환까지 설명하였다. 그러나 이러한 이론은 북태평양과 북대서양, 인도양뿐이며, 남태평양과 남대서양의 해류 형태 설명에는 맞지 않았다.

이러한 이론 전개보다 조금 늦게, 저위도 지역의 바다가 흡수하는 태양 에너지가 크고 고위도 지역의 바다가 흡수하는 태양 에너지는 작다는 불균형으로 인해 생기는 대류로 대양의 수평 대순환을 설명하는 학설도 등장하였다. 대류에 비중을 둔 학자와 풍성 해류에 비중을 두는 학자는 현재 공존하고 있다.

바닷물은 수평 방향뿐만 아니라 연직 단면 내에서도 큰 규모로 순환한다. 온대 지방의 바다에서 여러 바닷물을 채취하여 수온과 염분의 분포를 조사하면 어떤 깊이에 특수한 염분을 갖는 물이 퍼져 있다는 것을 알 수 있다. 표층의 바닷물은 열대 표층수와 아열대 차층수로 나누어지며 이 둘을 합쳐 대류권이라 한다. 대류권에는 대류나 난류가 왕성하다. 수심이 약 500m를 넘으면 바닷물의 흐름이 완만해지며, 깊이 순서대로 중층수, 심층수, 저층수로 불린다. 우리나라 근해의 중층수는 쿠로시오 해류 밑으로 들어간 쿠릴 해류의 물을 가리킨다. 이 정도 깊이에서 바닷물의 온도는 급격히 낮아지고, 염분은 극소치가 된다. 이러한 중층수 이하의 수권을 성층권이라 한다. 쿠릴 해류 같은 흐름을 일반적으로 극류라고 하며, 이것이 난류 밑으로 흘러들어가는 조목을 극전선이라고도 한다. 극전선보다 고위도 해역에서는 성층권이 대기 중에 노출되어 있다. 중층수는 고위도에서 저위도를 향해 흐르고 있다. 심층수는 중층수 밑에 있으며, 흐름은 반대이고, 바닷물의 염분이 높다. 저층수는 가장 아래쪽에 있으며, 심층수와는 반대, 즉 중층수와 같은 방향으로 흐른다. 이 저층수는 극지에서 냉수가 해저 근처까지 가라앉아 대양저를 따라 확산된 것이다. 중층수와 저층수는 모두 열대를 향해 흐르고 있기 때문에 그것을 보완하기 위해 심층수가 생기는 것이다. 현재는 쿠로시오 해류 밑을 흐르는 빠른 흐름도 발견되고 있는데, 그 속도는 연직 대순환의 미미한 속도를 완전히 덮을 정도로 크다. 따라서 대양의 동서 끝부분에서는 연직 대순환의 일부는 무의미하지만, 대양 전체로 보면 이 대순환은 대국적으로 성립한다고 보아야 한다.



해류는 바람, 조석 형태로 나타나는 달의 중력, 수온 변화에 따른 물의 밀도 변화의 영향으로 발생한다.[4] 해양역학은 해양 내 물의 운동을 정의하고 설명한다.

해양 온도와 운동장은 혼합층(표층), 상층 해양(수온약층 위), 심해의 세 층으로 구분할 수 있다. 해류는 1 Sv가 초당 1000000m3의 유량과 같은 스베르드룹(Sv) 단위로 측정된다.

해류에는 표층류와 심층류의 두 가지 주요 유형이 있다. 일반적으로 표층류는 바람계에 의해, 심층류는 수온과 염분의 변화로 인한 물의 밀도 차이에 의해 발생한다.[5] 해수면 해류는 바람에 의해 발생한다. 대규모의 지배적인 바람은 주요하고 지속적인 해류를 발생시키며, 계절풍이나 간헐적인 바람은 바람의 지속성과 유사한 해류를 발생시킨다.[6] 코리올리 효과는 해류의 발달에 중요한 역할을 한다.[7] 엑만 나선 속도 분포는 해류가 바람의 방향과 각도를 이루며 흐르게 하며, 북반구에서는 시계 방향, 남반구에서는 시계 반대 방향의 회전을 보인다.[8]

해수면 해류의 영역은 계절에 따라 다소 이동하는데, 이는 적도 해류에서 가장 두드러진다.

심해 분지의 경우 일반적으로 비대칭적인 표층 해류를 보이는데, 동쪽 적도 방향으로 흐르는 가지는 넓고 확산되어 있는 반면, 극 방향으로 흐르는 서쪽 경계류는 비교적 좁다.

NASA/JPL이 여러 다른 위성 센서로 수집한 데이터를 결합하여 연구원들은 해수면을 "뚫고" 지중해에서 기원하여 대서양에서 수심 1km 이상 잠수하는 초고염 고온의 해수 와류인 "메디(Meddies)"를 감지할 수 있었습니다. 이 그림에서 메디는 빨간색으로 표시되어 있습니다.


대규모 해류는 물의 밀도 기울기에 의해 구동되는데, 이는 온도와 염분의 변화에 따라 달라진다. 이러한 열염순환은 해양 컨베이어 벨트로도 알려져 있다. 해류의 수직 이동이 상당히 관찰되는 곳을 용승 및 침강이라고 한다. '열염순환'은 온도를 의미하는 'thermo-'와 염분 즉, 염분 함량을 의미하는 'haline'에서 유래하며, 이 두 요소는 함께 해수의 밀도를 결정한다.

열염순환은 표면 열과 담수 플럭스에 의해 생성된 전 지구적 밀도 기울기에 의해 구동되는 대규모 해양 순환의 일부이다.[9][10] 바람에 의해 구동되는 표층류(예: 멕시코 만류)는 적도 대서양에서 극지방으로 이동하면서 이동 중에 냉각되고 결국 고위도에서 침강하여 (북대서양 심층수 형성)한다. 이 밀도가 높은 물은 해양 분지로 흘러 들어간다. 대부분은 용승하여 남극해로 이동하지만, 가장 오래된 물(약 1000년의 이동 시간)[11]은 북태평양에서 용승한다.[12] 따라서 해양 분지 사이에 광범위한 혼합이 일어나 해양 분지 간의 차이를 줄이고 지구의 해양을 세계적인 시스템으로 만든다. 이동 과정에서 해수는 에너지(열 형태)와 물질(고체, 용존 물질 및 기체)을 전 세계로 운반한다. 따라서 순환 상태는 지구의 기후에 큰 영향을 미친다. 열염순환은 때때로 해양 컨베이어 벨트, 대양 컨베이어 또는 세계 컨베이어 벨트라고 불린다.

2000년대 이후 아르고라는 국제 프로그램은 해류를 따라 이동하는 자동 플랫폼 함대를 사용하여 해양의 온도와 염분 구조를 매핑해 왔다. 수집된 정보는 해양이 지구 기후에서 수행하는 역할을 설명하는 데 도움이 될 것이다.[13]

해양 순환


해양 표층부에서는 위도에 따라 여러 해류의 흐름이 나타난다. 북반구 극지방 등 지형의 영향으로 지역에 따라서는 흐름이 일정하지 않은 곳도 있으며, 만과 같은 곳에서는 소규모의 순환이 나타난다. 기본적으로 북반구 아열대 순환, 남반구 열대 순환, 남반구 한대 순환은 시계 방향으로, 북반구 아한대 순환, 북반구 열대 순환, 남반구 아열대 순환은 반시계 방향으로 순환한다. 이러한 대규모 순환에서 공통적으로 나타나는 현상으로 대륙 서안 해역에서 저위도에서 고위도로 향하는 흐름이 좁은 지역에 집중되어 유량과 속도가 증가하는 “서안 강화” 현상과 대륙 동안 지역에서 상대적으로 느린 흐름이 나타나는 현상이 있다.

지역명칭포함된 해류
북반구고위도아한대 순환태평양: 알래스카 해류, 알류산 해류, 쿠로시오 해류, 북태평양 해류
대서양: 북대서양 해류, 동그린란드 해류, 라브라도 해류
중저위도아열대 순환태평양: 쿠로시오 해류, 북태평양 해류, 캘리포니아 해류, 북적도 해류
대서양: 앤틸리스 해류, 멕시코 만류, 카나리아 해류, 북적도 해류
적도 부근열대 순환태평양: 북적도 해류, 적도 반류
인도양: 몬순 해류, 소말리아 해류, 적도 반류
남반구적도 부근열대 순환태평양: 남적도 해류, 적도 반류
인도양: 남적도 해류, 적도 반류
중저위도아열대 순환태평양: 남적도 해류, 동오스트레일리아 해류, 남극 순환류, 페루 해류
인도양: 남적도 해류, 모잠비크 해류, 아가울라스 해류, 남극 순환류, 서오스트레일리아 해류
대서양: 남적도 해류, 브라질 해류, 포클랜드 해류, 남극 순환류, 벵겔라 해류
고위도·극 부근한대 순환남극 순환류, 서풍 표류


3. 2. 해류의 종류

해류는 발생 원인에 따라 여러 종류로 나뉜다. 하지만 실제 해류는 한 가지 원인으로만 발생하는 것이 아니므로 주의해야 한다.

  • 표류(吹送流): 바람이 해수면에 미치는 힘에 의해 발생하는 해류이다. 바람의 응력에 의해 해수면에 운동이 발생하고, 난류 점성 때문에 그 운동은 점차 아래층으로 전달되어 정상 상태에 도달한다. 대규모인 경우 풍성해류(風成海流)라고도 한다. 해류가 해수 표면에만 흐르는 경우 표면류(皮流)라고 한다. 강물 등이 바깥 바다로 유출될 경우에도 표면류가 발생할 수 있다.
  • 경사류(傾斜流): 해수면 경사로 인해 발생하는 해류이다. 해수면 경사에 의해 발생한 압력 분포와 균형을 유지하기 위해 흐름이 발생한다.
  • 밀도류(密度流): 해수의 밀도(수온, 염분) 분포에 의해 발생하는 해류이다. 빌헬름 비예르크네스(ヴィルヘルム・ビヤークネス) 등의 역학적 해류 추산법으로 계산된 해류가 실제와 잘 일치하여 해류의 원인이 밀도 분포인 것처럼 생각되었으나, 이는 운동 방정식을 통해 유도된 관계일 뿐, 밀도 분포가 해류의 원인인지, 아니면 다른 원인에 의해 해류가 발생하고 밀도가 그에 맞춰 분포하는 것인지는 명확하지 않다. 최근에는 심층을 제외하고는 밀도류가 거의 존재하지 않는다고 여겨진다.
  • 보류(補流): 해수의 이동을 보충하기 위해 발생하는 해류로, 2차적인 흐름이다. 북적도 해류와 남적도 해류 사이의 적도 반류가 대표적인 예시이다. 용승류, 침강류와 같은 수직 방향의 흐름도 보류의 일종으로 볼 수 있다.


해류는 시간과 장소에 따라 변화한다. 이는 해류의 원인이 다양하고 시간에 따라 변하기 때문이다. 영구류나 계절류도 일시류의 영향을 받을 수 있다.

  • 영구류(永久流): 연중 흐름의 방향과 속도가 일정한 해류이다. 무역풍과 적도 해류처럼 지속적인 바람의 영향을 받는 해역에서 발생한다.
  • 계절류(季節流): 계절에 따라 흐름의 방향과 속도가 변하는 해류이다. 계절풍의 영향을 받는 해역에서 주로 나타난다.
  • 일시류(一時流): 바람의 방향과 속도가 일시적으로 변하면서 발생하는 해류이다. 이동성 고저기압의 영향을 받는 해역에서 나타나며, 때로는 반대 방향으로 흐르기도 한다.


연안에서는 해류가 해저의 영향을 받는다. 북반구에서는 해류가 경사를 내려갈 때 좌회전하고, 올라갈 때 우회전한다. 해협에서는 수온약층으로 인해 상하층의 유향이 반대인 경우도 있다.

해수는 비열용량이 커서 난류와 한류는 연안의 기후와 수산자원에 큰 영향을 미친다.

  • 난류(暖流): 저위도에서 고위도로 흐르는 해류로, 주변 대기를 데우고 습윤하게 만든다. 북대서양 해류의 영향으로 서유럽은 동위도의 동유럽보다 온난하며, 일본 주변에는 쿠로시오 해류와 쓰시마 해류가 있다.
  • 한류(寒流): 고위도에서 저위도로 흐르는 해류로, 주변 대기를 냉각시키고 건조하게 만든다. 페루 해류로 인해 칠레의 아타카마 사막이 형성되었으며, 일본 주변에는 리만 해류와 쿠릴 해류(오야시오 해류)가 있다. 한류는 영양염이 풍부하여 플랑크톤이 많고, 난류와 만나면 좋은 어장이 형성된다.


해류는 수괴의 경계에서 발생하며, 서로 교류하며 변질되지만 각 수괴의 특성을 유지한다. 해수의 대순환은 대양을 남북으로 나누는 연직면 내의 운동으로 나타난다.

태평양의 적도수는 남북 중앙수를 뚜렷하게 구분하며, 인도양의 적도수는 홍해의 영향으로 염분이 높다. 인도양의 해류계는 계절풍의 영향을 받는다. 북태평양에서는 무역풍에 의해 북적도 해류가 발생한다.

해류의 종류는 다음과 같다.

4. 주요 해류



세계의 주요 해류는 다음과 같다.


  • '''남극해의 해류'''
  • 남극 순환 해류
  • 케르겔렌 심해 서쪽 경계류[2][3]

  • '''대양 해류환류'''
  • 보퍼트 해류환류
  • 인도양 해류환류
  • 북대서양 해류환류
  • 북태평양 해류환류
  • 로스 해류환류
  • 남대서양 해류환류
  • 남태평양 해류환류
  • 웨델 해류환류

4. 1. 태평양

알래스카 해류, 알류산 해류, 캘리포니아 해류, Cromwell Current|크롬웰 해류영어, Davidson Current|데이비슨 해류영어, 동오스트레일리아 해류, 동한난류, 적도 반류, 훔볼트 해류, 인도네시아 해류, 캄차카 해류, 쿠로시오 해류, 민다나오 해류, Mindanao Eddy|민다나오 소용돌이영어, 북적도 해류, 북한 한류, 북태평양 해류, 오야시오 해류, 남적도 해류, Subtropical Countercurrent|아열대 반류영어, Tasman Front|태즈먼 전선영어, Tasman Outflow|태즈먼 유출류영어

이름해역난류·한류
쿠로시오 해류(일본 해류)북서태평양, 일본 남부 해안난류
쓰시마 해류북서태평양, 동중국해에서 일본해 남부
북태평양 해류북태평양, 일본 동쪽 해안에서 미드웨이 제도 근해
북적도 해류(태평양)북태평양, 멕시코 서해안에서 필리핀 동해안
북적도 역류북서태평양, 일본 남부 해안에서 필리핀 해역
적도 반류(태평양)태평양 적도 해역
남적도 해류(태평양)태평양 적도 해역
오야시오 해류(千島海流|지시마 해류일본어)북태평양, 캄차카 반도 연안에서 일본 동해안한류
알류산 해류북태평양, 알류산 열도 근해
캘리포니아 해류북동태평양, 캐나다 서해안에서 캘리포니아 해역


4. 2. 대서양

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이름해역난류·한류
북적도 해류북대서양, 까보베르데 제도 근해에서 소앤틸리스 제도 근해난류
멕시코 만류북대서양, 멕시코 만에서 미국 동해안
북대서양 해류북대서양, 미국 동쪽 해역에서 유럽 서해안
기니 해류대서양 적도 해역, 기니 만 해안
기아나 해류대서양 적도 해역, 남아메리카 대륙 북해안
남적도 해류대서양 적도 해역, 브라질 해역
카나리아 해류북대서양, 스페인 서쪽 해역에서 카나리아 제도 근해한류
라브라도 해류북대서양, 라브라도 반도 동해안
동그린란드 해류북대서양, 그린란드 동해안
서그린란드 해류북대서양, 그린란드 서해안
벵겔라 해류남대서양, 남아프리카공화국 서해안에서 기니 만한류


4. 3. 인도양


  • 아굴하스 해류
  • 아굴하스 환류
  • 마다가스카르 동쪽 해류
  • 적도 반류
  • 인도 계절풍 해류
  • 인도네시아 해류
  • 리윈 해류
  • 마다가스카르 해류
  • 모잠비크 해류
  • 북마다가스카르 해류
  • 소말리아 해류
  • 남적도 해류
  • 마다가스카르 남서부 연안 해류
  • 서호주 해류

4. 4. 남극해


  • 남극 순환 해류
  • 태즈먼 유출류
  • 케르겔렌 심해 서쪽 경계류[2][3]

4. 5. 북극해

5. 해류의 영향

해류는 전 세계의 온도에 영향을 미치며, 해류가 흐르는 지역의 기후에 결정적인 역할을 한다.[14] 또한, 해류는 해양쓰레기 연구에 중요하다.[15][16]

플랑크톤은 해류에 의해 분산된다.


해류는 유럽 뱀장어의 생활사와 같이 중수층 알이나 유생 단계를 가진 유기체를 포함한 많은 유기체의 분산과 분포에 중요한 역할을 한다.[18] 거북이와 도마뱀 같은 육지 종은 해류에 의해 떠다니는 부유물에 실려 새로운 육지 지역과 섬에 서식지를 형성할 수 있다.[18]

해류에 대한 지식은 범선 시대부터 항해에 필수적이었으며, 연료 비용 절감과 운송 비용 감소에 기여한다. 현대에는 세계 일주 요트 경주 참가자들이 해류를 활용하여 속도를 높이고 유지한다.

해류는 해양 에너지 발전에 이용될 수 있으며, 일본, 플로리다, 하와이 등에서 시험 프로젝트가 검토되고 있다. 해류의 활용은 선박 운송 비용과 배출량을 줄여 세계 무역에 영향을 미친다.[39]

해류는 수산업에도 영향을 미친다. 쓰가루 해류, 오야시오 해류, 쿠로시오 해류 등은 북서 태평양의 수온에 영향을 미쳐 가다랑어 서식지 예측에 중요한 요소로 작용한다.[40] 삼척 앞바다처럼 쿠로시오 해류와 오야시오 해류가 만나는 곳은 다양한 어류가 잡히는 좋은 어장이 된다. 플랑크톤은 해류에 의해 이동하므로, 해류는 어류의 분포와 이동에도 큰 영향을 미친다.

흐름이 빠른 해류는 선박 항해에도 영향을 준다. 범선 시대에는 해류에 대한 지식이 항해술의 중요한 부분이었지만, 기계력을 이용하는 고속선 시대에도 해류 이용 여부에 따라 경제적 효과에 큰 차이가 발생한다.

5. 1. 기후 영향

해류는 전 세계의 온도에 영향을 미치며, 해류가 흐르는 지역의 기후에 결정적인 역할을 한다.[14] 예를 들어, 북대서양을 따라 북서유럽으로 따뜻한 물을 운반하는 해류는 해안선을 따라 얼음이 형성되는 것을 막아, 선박이 내륙 수로와 항구에 출입하는 것을 방해한다. 용승과 극지 및 아극지 지역에서 흘러 나오는 차가운 해류는 플랑크톤의 성장을 돕는 영양분을 공급하며, 이는 해양 생태계의 여러 주요 종에게 중요한 먹이가 된다.[17]

해류는 또한 유럽 뱀장어의 생활사와 같이 많은 유기체의 분산과 분포에 중요한 역할을 한다.[18]

대기 온도의 지속적인 상승은 표층 해류의 세기, 바람에 의한 순환 및 분산 패턴에 여러 가지 영향을 미칠 것으로 예상된다.[19][20][21] 해류는 기후에 상당한 영향을 미치는 중요한 역할을 하며, 기후 변화는 다시 해류에 영향을 미친다.[20]

인간이 유발한 기후 변화는 해양 및 대기 순환의 장기적인 변화를 초래하고 있다. 온실 가스의 축적은 지구 시스템 내에 추가적인 열을 가두어 대기와 해양 모두를 따뜻하게 한다. 특히, 이렇게 가두어진 열의 90% 이상이 해양에 흡수된다.


지난 세기 동안 재구성된 해수면 온도 데이터는 서쪽 경계류가 지구 평균의 두 배 속도로 가열되고 있음을 보여준다.[22] 인위적인 기후변화로 인한 표층 수온 상승이 전 세계 해양의 77%에서 상층 해류를 가속화했다는 증거가 있다.[21]

대서양 자오선 역전 순환(AMOC)이 기후 변화로 인해 붕괴될 위험에 처해 있다는 의견이 있으며, 이는 북유럽 및 그 외 지역의 기후에 극심한 영향을 미칠 것이다.[23][24][25] 남극 순환류(ACC)도 느려지고 있으며 2050년까지 그 세기의 20%를 잃을 것으로 예상되며, "해양 순환과 기후에 광범위한 영향"을 미칠 것이다.[29]

수온 외에도, 바람 체계는 해류를 결정하는 중요한 요소이다.[31] 바람파 체계는 해양 열 교환, 해수면 상태에 영향을 미치며 해류를 변화시킬 수 있다.[32] 동오스트레일리아 해류에서는 지구 온난화가 증가된 풍응력 회전과 관련되어 이 해류를 강화시키고, 더 강한 해류에 의해 생성된 추가적인 온난화로 인해 간접적으로 해수면 상승을 초래할 수도 있다.[33]

기후 변화로 인해 해양 순환이 변화함에 따라 해양 생물의 분산 패턴은 해양 조건에 따라 달라지며, 그 결과 해양의 생물학적 구성에 영향을 미친다.[19] 강화된 경계류가 극지방으로 이동함에 따라 일부 해양 종은 극지방과 더 깊은 곳으로 이동할 것으로 예상된다.[19][35]

해수의 비열용량은 대기에 비해 매우 크기 때문에, 난류와 한류는 연안의 기후와 수산자원에 미치는 영향이 크다. 난류는 저위도에서 고위도로 흐르는 해류를 말하며, 대부분 주변 대기를 데우고 자신은 식는 해류이다. 난류 연안에서는 온난하고 습윤한 기후가 유지된다. 서유럽은 북대서양 해류의 영향을 받아 동위도의 동유럽보다 온난한 기후를 보인다. 한류는 고위도에서 저위도로 흐르는 해류를 말하며, 주변 대기를 식히고 자신은 데워지는 해류이다. 한류의 영향으로 열대 지역에 형성되는 사막이 해안 사막이다. 페루 해류에 의해 형성된 칠레의 아타카마 사막이 대표적인 예이다. 한류는 비교적 수온이 낮기 때문에 영양이 풍부하고 플랑크톤이 풍부하다. 여기에 어류가 많이 서식하는 난류가 유입되는 해역은 좋은 어장이 된다.

일본 남해안은 여름에 매우 높은 습도를 보이는데, 이는 남동풍이 따뜻한 쿠로시오 해류 위를 지나면서 다량의 수증기를 흡수하기 때문이다. 반면 겨울에는 계절풍인 북서풍이 불기 때문에, 쿠로시오 해류의 따뜻한 기온으로 인해 기온이 크게 오르지는 않지만, 산맥이 눈구름을 차단하기 때문에 관동 이서 태평양 연안 지역은 맑은 날이 많고 비교적 온난한 지역이 많다. 한편, 일본해에는 쿠로시오 해류의 지류인 난류인 쓰시마 해류가 유입되지만, 대륙에서 불어오는 한랭기류가 이 난류 위를 지나면서 구름이 형성되어, 겨울철 폭설과 연중 기온 저하, 일조시간 감소가 나타난다. 또한 홋카이도와 도호쿠 지방 태평양 연안에서는 여름에 한류인 오야시오 해류 위를 지나오는 야마세의 영향으로 냉해가 발생하는 경우가 있다.

5. 2. 생태계 영향



용승과 극지 및 아극지 지역에서 흘러나오는 차가운 해류는 플랑크톤의 성장을 뒷받침하는 영양분을 공급하며, 이는 해양 생태계의 여러 주요 종에게 중요한 먹이가 된다.[17]

해류는 또한 유럽 뱀장어의 생활사와 같이 중수층 알이나 유생 단계를 가진 유기체를 포함한 많은 유기체의 분산과 분포에 중요한 역할을 한다.[18] 거북이와 도마뱀 같은 육지 종은 해류에 의해 떠다니는 부유물에 실려 새로운 육지 지역과 섬에 서식지를 형성할 수 있다.[18]

해수의 비열용량은 대기에 비해 매우 크기 때문에, 난류와 한류는 연안의 기후와 수산자원에 큰 영향을 미친다. 난류는 저위도에서 고위도로 흐르며, 주변 대기를 데우고 수증기를 공급하여 온난 습윤한 기후를 만든다. 한류는 고위도에서 저위도로 흐르며, 주변 대기를 냉각시키고 건조하게 만들어 한랭 건조한 기후를 유발한다. 한류는 영양염류와 플랑크톤이 풍부하여 좋은 어장을 형성하는 데 기여한다.

5. 3. 경제적 영향

해류에 대한 지식은 연료 비용을 절감하여 운송 비용을 줄이는 데 필수적이다. 바람을 이용한 범선 시대에는 해류와 바람 패턴에 대한 지식이 더욱 중요했다. 선원들은 항구에 들어오는 데 해류를 이용했고, 걸프 스트림과 같은 해류를 이용하여 고향으로 돌아왔다.[37] 최근에는 세계 일주 요트 경주 참가자들이 속도를 높이고 유지하는 데 해류를 잘 활용하고 있다.

해류는 해양 에너지 발전에도 이용될 수 있으며, 일본, 플로리다, 하와이 등에서는 시험 프로젝트가 검토되고 있다. 오늘날 해류의 활용은 여전히 세계 무역에 영향을 미치며, 선박 운송 비용과 배출량을 줄일 수 있다.[39]

해류는 수산업에도 영향을 미치는데, 쓰가루 해류, 오야시오 해류, 쿠로시오 해류 등이 모두 북서 태평양의 수온에 영향을 미치며, 이는 가다랑어의 서식지 예측에 중요한 요소로 작용한다.[40] 또한, 한 국가의 경제에 영향을 미치는 것은 지역 해류뿐만 아니라 인접 해류도 지역 수산업의 생존 가능성에 영향을 미칠 수 있다는 것이 밝혀졌다.[41]

회유성 어류는 해류를 따라 이동하므로, 삼척 앞바다처럼 쿠로시오 해류와 오야시오 해류가 만나는 곳에서는 남방계와 북방계의 다양한 어류가 잡히므로 매우 좋은 어장이 형성된다. 이처럼 세계 주요 어장은 대부분 난류와 한류의 경계 또는 연안수와 외양수의 경계를 중심으로 발달한다. 또한 플랑크톤은 해류에 따라 종류뿐만 아니라 양도 크게 달라진다. 플랑크톤은 해류에 의해 이동하므로, 해류는 어류의 분포와 이동에도 큰 영향을 미친다. 또한 세계적인 대규모 어장인 남미 페루 앞바다에서는 엘니뇨 현상 발생 시 해당 해역의 어획량이 크게 감소하는 것으로 알려져 있다.

흐름이 빠른 해류는 선박의 항해에도 영향을 준다. 옛날 범선 시대에는 해류에 대한 지식이 바람 이용법과 함께 항해술의 중요한 부분을 차지했지만, 현재와 같이 기계력을 이용하는 고속선 시대가 되어서도 해류를 이용하느냐 아니냐에 따라 경제적 효과에 큰 차이가 발생한다. 현재에도, 예를 들어 도쿄와 오키나와 사이의 여객선은 도쿄에서 쿠로시오 해류의 흐름을 거슬러 가고, 흐름을 타고 돌아오기 때문에, 20노트가 나오는 배라도 갈 때와 올 때 시간 차이가 몇 시간씩 날 수 있다.

6. 해류와 기후 변화

대기 온도가 계속 상승하면서 표층 해류의 세기, 바람에 의한 순환 및 분산 패턴에 여러 가지 영향을 줄 것으로 예상된다.[19][20][21] 해류는 기후에 큰 영향을 미치는데, 기후 변화는 다시 해류에 영향을 준다.[20]

지난 세기 동안 해수면 온도 데이터를 보면 서쪽 경계류가 지구 평균보다 두 배 빠르게 가열되고 있다.[22] 이러한 관측 결과는 온도 변화로 인해 서쪽 경계류가 강화되고 있으며, 가까운 미래에도 더 강해질 수 있음을 보여준다.[20] 인위적인 기후변화로 인해 표층 수온이 상승하여 전 세계 해양의 77%에서 상층 해류가 빨라졌다는 증거가 있다.[21] 표면 가열로 인해 수직 성층이 증가하면서 상층 해류가 강화되고, 해양 지역별 가열 차이로 발생하는 수평 밀도 기울기 변화는 표면 경도류를 가속화시킨다.[21]

대서양 자오선 역전 순환(AMOC)이 기후 변화로 인해 붕괴될 위험이 있으며, 이는 북유럽 등의 기후에 큰 영향을 줄 수 있다는 의견이 있다.[23][24][25] 하지만 이 문제는 논란의 여지가 있으며 활발한 연구 분야이다.[26][27][28] "빙권의 상태" 보고서는 빙하 용융과 해수 온난화로 인해 AMOC가 붕괴될 수 있다고 언급하며 많은 부분을 할애하고 있다. 동시에 남극 순환류(ACC)도 느려지고 있으며 2050년까지 세기의 20%를 잃을 것으로 예상되며, "해양 순환과 기후에 광범위한 영향"을 미칠 것이다.[29] 유네스코는 이 보고서가 처음으로 "녹아내리는 그린란드와 남극 빙상이 다른 요인들과 함께 양극의 중요한 해류를 늦추고 있으며, 이는 훨씬 더 추운 북유럽과 미국 동부 해안을 따라 더 큰 해수면 상승을 초래할 수 있다는 점에 대한 과학적 합의가 증가하고 있음"을 언급한다고 설명한다.[30]

수온 외에도 바람 체계는 해류를 결정하는 중요한 요소이다.[31] 바람파 체계는 해양 열 교환, 해수면 상태에 영향을 미치며 해류를 변화시킬 수 있다.[32] 북대서양, 적도 태평양 및 남극해에서 바람 속도 증가와 유의미한 파고는 기후 변화와 자연 과정이 결합된 결과로 여겨진다.[32] 동오스트레일리아 해류에서는 지구 온난화가 증가된 풍응력 회전과 관련되어 해류를 강화시키고, 더 강한 해류에 의해 생성된 추가적인 온난화로 인해 간접적으로 해수면 상승을 초래할 수도 있다.[33]

기후 변화로 인해 해양 순환이 변화하면서 전형적인 분포 패턴도 변화하고 있다. 해양 생물의 분산 패턴은 해양 조건에 따라 달라지며, 그 결과 해양의 생물학적 구성에 영향을 미친다.[19] 자연 생태계의 불균일성으로 인해 분산은 다양한 유기체의 종 생존 메커니즘이다.[34] 강화된 경계류가 극지방으로 이동함에 따라 일부 해양 종은 극지방과 더 깊은 곳으로 이동할 것으로 예상된다.[19][35] 온도 상승으로 인해 전형적인 분산 경로가 강화되거나 약화됨으로써 고유 해양 종의 생존에 영향을 미칠 뿐만 아니라 침입종의 빈도를 증가시킬 것으로 예상된다.[19] 일본 산호와 대형 조류에서 극지방으로의 유기체의 이례적인 분산 패턴은 고유종을 불안정하게 만들 수 있다.[36]

7. 해류 관측 방법



해류의 관측 방법은 크게 직접 측류와 간접 측류의 두 가지로 분류된다.

직접 측류는 특수한 장치나 기구를 실제로 해양에 고정하거나 부유시켜 유속을 측정하는 방법이다. 직접법에는 관측 방법을 고안한 학자의 이름을 딴 '''오일러법'''이 있다.

; 오일러법

오일러법은 유속계를 특정 위치에 고정하여 유속을 측정하는 방법으로, 유속의 세기는 프로펠러의 회전수나 토크, 판(wikt:板)·막(膜)에 가해지는 수압, 와이어를 잡아당겼을 때의 저항에 의한 기울기, 도플러 효과에 의한 음속 변화 등을 이용하여 측정한다.

; 해류계

선박에 탑재되는 것으로는 지자기와 전자기유도의 법칙을 이용한 전자기해류계가 있다. 1950년 미국에서 개발되었다. 현재 해양 관측에서는 초음파식 다층 유속계 등을 이용하여 현장에서 간편하게 관측되고 있다.

참조

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