다이버를 위한 해양학해류 Current
스쿠버 다이빙을 하다 보면 다이버는 바다 속 물의 움직임에 영향을 많이 받는다. 파도의 출렁임에 함께 몸이 흔들리면서 멀미를 느끼기도 하고, 조류를 거슬러 가기 위해서 과도한 에너지를 소비하면서 공기 소모가 평소보다 많아져서 다이빙을 일찍 마쳐야 하는 경우도 있다. 또한 조류에 휩쓸려서 입수한 지점과는 전혀 다른 곳에서 출수하게 되는 일도 생긴다. 차갑고 흐리던 바닷물이 여름이 되면서 맑고 따뜻하게 변하기도 한다. 이러한 해수의 변화와 움직임이 어떻게 일어나는지 해류의 원인과 특징을 이해하면 스쿠버 다이빙을 보다 안전하게 즐기는데 도움이 될 것이다.
해양에서 물의 움직임을 일으키는 힘바닷물이 일정한 방향으로 움직이는 것을 해류(current)라고 하고, 위 아래로 출렁이며 움직이는 것을 파도(wave)라고 한다. 해류는 흐름을 일으키는 원인에 따라 바람에 의해서 만들어진 것을 취송류(wind driven current), 수압의 차이로 인해서 만들어지는 것을 지형류(geostrophic current), 달과 태양의 인력에 의해서 만들어지는 것을 조류(tidal current), 밀도의 차이에 의해서 만들어지는 것을 밀도류(density current)라고 한다.
리셀리
바람이 일으키는 해류북반구에서 보자면 저위도에서는 무역풍(편동풍)이, 중위도에서는 편서풍이 연중 내내 불고 있다. 이렇게 지속적으로 한 방향으로 불어가는 바람은 마찰력에 의해서 해수를 움직이게 만드는데 전향력(지구 자전에 의한 영향)으로 인해 수면의 해수는 바람 방향에서 오른쪽(남반구에서는 왼쪽)으로 45° 치우쳐서 움직이게 된다. 표면 아래의 해수는 다시 표면 해수가 이동하는 마찰력의 영향으로 움직이게 되고, 그 아래의 해수도 바로 위의 해수의 움직임에 영향을 받게 되는데 이런 현상은 해수의 움직임이 멈출 때까지 계속된다. 이때 해수의 움직임은 모두 전향력의 영향을 받으므로 아래로 내려갈수록 나선형으로 방향을 바꾸면서 점점 약해진다. 이를 에크만의 나선(Ekman spiral)이라고 하며, 그 힘의 총합은 물의 방향을 바람 방향의 수직으로 움직이게 하는데 이를 에크만의 수송이라고 한다. 정리하면 북반구에서 지속적으로 부는 바람은 해수를 바람 방향의 오른쪽 90° 방향으로 이동시키게 된다는 것이다. 북태평양에서 본다면 해수는 무역풍과 편서풍의 영향을 받아 저위도에서는 북쪽으로 중위도에서는 남쪽으로 이동하여 북위 30° 지역으로 모이게 된다.
대양의 해류- 원형의 거대한 흐름을 환류라고 한다.
수압이 일으키는 해류북위 30° 주변으로 모여 수위가 높아진 해수는 다시 압력 차이에 의해서 수위가 낮은 곳으로 흐르게 되는데 이때도 전향력의 영향을 받아 등압선과 평행한 방향으로 흐르게 된다. 그 방향은 저위도에서는 서쪽이고, 중위도에서는 동쪽이 되어 북반구에서 해류는 시계 방향으로 흐르는 거대한 환류(Gyre)를 이루게 된다. 물론 남반구에서는 반시계 방향의 환류가 생기게 된다. 이러한 대양의 환류는 전세계적으로 5개가 존재하는데 북태평양, 남태평양, 북대서양, 남대서양, 인도양 등이다.
참고로 이러한 대양 환류의 중심은 해류의 흐름이 거의 없는 곳으로 바다를 떠다니는 부유물체들이 모두 모여들게 되는데 북태평양에만 140만 km2이나 되는 거대한 쓰레기 섬이 형성되어 있다. 바다에서 활동하는 다이버들은 특히 배위에서 쓰레기들을 함부로 투척하지 말고, 수중에서도 플라스틱 쓰레기들을 보는 족족 수거하는 등 우리의 바다를 지키려는 노력을 기울여야 할 것이다.
에크만 나선-에크만 수종의 모식도
북태평양 환류는 우리나라에도 많은 영향을 미치는데 태평양을 동에서 서로 가로지르며 따뜻하게 데워진 북적도류는 필리핀 근처에서 북상하여 쿠로시오 해류가 되고 이는 일본 동쪽에서 다시 방향을 전환하여 북태평양해류가 되어 북미대륙 쪽으로 향하게 된다. 우리나라에 영향을 미치는 것은 쿠로시오 해류로 따뜻하고 맑은 이 난류는 계절적으로 봄부터 가을까지 강세를 띠어 우리 나라 동서남해안 전역에 아열대성 동식물의 포자와 맑고 따뜻한 해수를 공급하게 된다. 특히 여름철에 제주도와 남해안의 수온이 상승하고, 시야가 맑아지는 것은 바로 쿠로시오 해류의 세력이 강해졌기 때문이다.
지형류가 발생하는 모식도
조석현상으로 인한 해류조석현상은 지구 주변을 공전하는 달과 태양의 인력이 작용하여 바닷물의 수위를 높이면서 발생한다. 지구 자전의 영향으로 달이 있는 반대쪽도 수위가 높아지기 때문에 조석의 주기는 12시간이며, 만조와 간조가 교차되는 시간은 6시간을 주기로 한다. 조석에 영향을 미치는 힘은 대부분 달의 인력이지만 달과 태양이 동시에 힘을 작용하는 보름과 그믐 시기는 특히 조석의 차가 커지는 대조기(사리)가 되며, 달과 태양이 서로 힘을 상쇄시키는 상현과 하현 시기는 조석의 차가 적어지는 소조기(조금)가 된다. 대조기와 소조기의 주기는 달의 공전주기와 같다. 이와 함께 달과 태양의 힘이 최대로 상승작용을 일으키는 시기는 달이 태양과 지구를 잇는 직선 상에 위치할 때로 이때를 대사리라고 한다. 이 시기와 태풍의 상륙으로 인해 해수면이 높아지고, 파도가 높아지는 시기가 겹치게 되면 해안 저지대가 침수되는 등 큰 피해가 발생하기도 한다.
조석의 차가 큰 대조기 때는 조류의 흐름도 강해지며, 저조기 때는 조류도 약해진다. 따라서 평소에 조류가 강한 서해안이나 남해안에서 다이빙을 할 때는 사리를 피하고, 조금 때를 맞추는 것이 좋다. 또한 조류는 만조와 간조 시에는 흐름이 멈춰서 정조가 되며, 만조와 간조의 중간 즈음에 가장 강하다. 따라서 사리 때라도 정조를 전후하여 다이빙을 진행한다면 조류의 영향을 최소화하면서 안전하게 다이빙을 할 수 있을 것이다. 그러나 조류는 조석현상과 함께 주변의 국지적인 지형에 따른 영향도 많이 받기 때문에 다이빙하는 지역의 전문 다이버에게 항상 자문을 구하는 것이 좋다. 또한 지역에 따라서 조석이 진행되는 시각도 달라지는데 국립해양조사원(
www.khoa.go.kr)에서 국내의 지역별 조석예보를 발표하고 있으므로 참고하면 된다.
조석의 이해
조석주기는 전세계적으로 다양한 패턴을 보이고 있는데 우리나라 같이 12시간 주기로 조석이 교차되는 곳도 있지만 필리핀 같은 곳은 24시간 주기로 조석이 교차되기도 한다. 따라서 해당 지역이 조석의 영향을 받는 곳이라면 주기가 어떻게 되는지, 만조와 간조 시각이 언제인지 미리 확인해보고 다이빙을 진행해야 안전할 것이다.
용승과 침강해류는 지형적인 영향이나 밀도류의 영향을 받아 수직이동을 하기도 한다. 해안선에 평행하여 바람이 지속적으로 부는 경우 앞에서 말한 에크만 수송에 의해 북반구에서 해수는 바람 방향의 오른쪽 90° 방향으로 이동하게 된다. 예를 들어 동해안에서 남풍이 지속적으로 불면 해수는 먼바다로 이동하게 되고 빈자리를 채우기 위해서 심해의 저층수가 올라오게 되는데 이를 용승이라고 한다. 반면에 북풍이 지속적으로 불면 먼바다의 해수가 연안으로 와서 쌓이게 되고, 수압이 높아진 물이 아래로 누르면서 침강하는 해류가 생기게 된다.
용승의 경우 영양염이 풍부한 심층의 물을 끌어올리기 때문에 얕은 수심의 풍부한 햇볕 등의 조건과 맞아 플랑크톤이 번성하게 되고, 이를 먹이로 하는 어류들이 많아지는 등 해양의 생산성이 높아지는데 일조를 하게 된다.
밀도류와 해수의 열염분 순환바람과 수압, 조석으로 인해 일어나는 해류의 흐름은 주로 바다의 표면에서 나타나는 현상이다. 그렇다면 평균수심 3,800m에 이르는 바다 전체에서 해수는 어떻게 움직이게 될까? 앞에서 잠깐 이야기 했듯이 해수는 밀도 차에 의해서도 이동한다. 그런데 해수의 밀도는 온도가 낮을수록, 염분이 높을수록 커지기 때문에 밀도류에 따른 해수의 순환은 온도와 염분에 영향을 받기에 이를 열염분 순환이라고도 한다.
참고로 민물은 4℃에서 밀도가 가장 높아서 대기의 영향을 받아 수온이 4℃ 이하로 내려가면 밀도가 낮아져서 위로 떠오르므로 온도가 낮아진 수면에서부터 얼음이 생길 수 있다. 그러나 해수는 염의 영향으로 4℃ 아래로 내려가도 밀도가 더 높아져서 온도가 내려간 해수는 끊임없이 아래로 가라앉기 때문에 해수 전체가 빙점에 도달하거나, 급격한 온도 변화로 바로 얼어버리는 경우가 아니면 얼음이 얼 수 없다. 이 때문에 극지방에서 차가워져 밀도가 높아진 해수는 아래로 침강하게 되고, 해저면을 따라 이동하다가 희석되어 밀도가 낮아지거나, 온도가 높아지면서 다시 해수면으로 상승하게 된다. 주로 대서양 북쪽의 극지방에서 침강이 일어나고, 인도양과 북태평양 쪽에서 심층해수의 용승이 일어난다.
열 염분 순환
엘니뇨와 라니냐(El Nino & La Nina)엘니뇨는 열대태평양 지역에서 발생하는 해수면 온도의 급격한 상승 현상을 말한다. 스페인어로 남자 아이를 뜻하는 엘니뇨는 페루 서안에서 크리스마스 직후에 발생하는 경우가 많아 아기 예수라는 의미를 갖고 있다. 라니냐는 여자 아이를 뜻하는 말로 엘니뇨의 반대 개념이다.
열대중부 지방의 태평양 해수면 온도가 평소에 비해 0.5℃ 이상 차이가 나는 상태로 5개월 이상이 지속되는 경우로 온도가 올라가면 엘니뇨, 온도가 내려가면 라니냐로 분류한다.
정상적인 상태에서는 무역풍의 영향으로 태평양 동쪽의 해수가 서쪽으로 밀려가면서 페루 지역에서는 용승이 일어나 해수면의 온도가 차갑게 유지되는데 기상이면으로 무역풍이 약해져서 해수의 이동이 더디어지고 결과적으로 용승도 약하게 일어나기 때문이다.
엘니뇨가 일어나면 열대지역의 해수온도가 상승하고, 페류 지역에는 홍수가 발생하며, 반대로 아시아 지역에서는 극심한 가뭄이 일어나는 등 기상 이변이 지속된다. 엘니뇨가 가장 심했던 1997년~1998년에는 일부 열대지역에서 해수 온도가 30℃를 넘어가면서 산호의 백화현상이 나타나는 등 해양생태계에도 심각한 영향을 미쳤다.
아니타리프
