해수의 심층 순환

해수의 심층 순환

해수의 운동은 표층에서는 거의 바람 때문에 일어나므로 주로 수평 방향으로 나타난다. 이에 비해 해수의 연직 운동은 상대적으로 매우 약하지만, 표층 해수의 온도가 낮아지거나 염분이 증가하여 밀도가 커짐으로써 침강하여 심해의 해수가 순환하게 된다. 이러한 해수의 순환을 심층 순환이라고 하는데, 해수의 수온과 염분 변화가 원인이 되어 밀도가 커져 일어나기 때문에 열염 순환이라고도 한다.
해양에서 밀도가 가장 높은 저층수는 남극의 저층수이다. 겨울철에 남극 지방의 웨델 해에서 기온이 낮아져 해수가 결빙되면 나머지 해수는 염분이 높아지고 밀도가 커지므로 침강하여 전 세계 해양으로 퍼져 나가 저층수를 이룬다. 또한, 북대서양 그린란드 해역에서도 냉각된 표층 해수가 침강하여 형성된 북대서양 심층수가 남쪽으로 이동하여 남대서양까지 흘러간다.

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［Ⅲ-81］남극 대륙과 웨델 해

그림 Ⅲ-82는 대서양에서 심층 순환의 단면을 나타낸 것이다. 남극에서 만들어진 남극 저층수는 해저를 따라 북쪽으로 이동하여 30°N까지 흐르고, 60°S 근처에서 형성된 중층수는 수심 1000 m 부근에서 20°N까지 이동한다. 또한 그린란드 해역에서 만들어진 북대서양의 심층수는 수심 약 1500~4000 m 사이에서 저위도로 흘러들어 적도를 거쳐서 60°S까지 이동한다.

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［Ⅲ-82］대서양에서의 심층 순환

해수의 심층 순환은 수온약층 하부에서 매우 느리게 일어나는데, 남극 저층수의 경우 적도까지 이동하는 데 약 1000년의 시간이 걸리므로 직접 측정하기 어렵다. 반면에 수온약층 위에서 일어나는 표층 순환은 상대적으로 순환이 빠르지만, 표층에서만 일어나므로 전체 해수 부피의 약 10%에 불과하다. 그러나 심층 순환은 매우 느리게 전 수심에 걸쳐 일어나고 전체 해수를 순환시키는 역할을 한다.
그리고 해수의 심층 순환은 표층 순환과 연결되어 있어서, 전체 해양이 수평 및 연직 방향으로 큰 순환계를 이루고 있음이 밝혀졌다. 그림 Ⅲ-83과 같이 표층에서 대양의 서쪽 경계를 따라 빠르게 움직이는 해류는 따뜻한 저위도의 해수를 고위도로 운반하는 동안 대기로 열을 빼앗기고 무거워져서 침강하여 심층수와 저층수가 된다. 또한 차갑고 밀도가 큰 북대서양의 심층수는 남쪽으로 이동하여 남극 순환류와 합류된 이후에 인도양과 태평양에서 표면으로 상승하여 표층 순환과 연결되는 것으로 보인다.

* 남극 저층수 : 남극 저층수는 염분 34.65 psu, 수온 -0.5℃, 밀도 1.0279 g/cm³로 세계의 해수 중에서 가장 밀도가 높다.

* 북대서양 심층수 : 북대서양 심층수 는 염분 34.9 psu, 수온 약 3℃로, 남극 저층수보다 밀도가 작아 30°N 이남에서는 남극 저층수보다 위쪽에 분포한다.

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［Ⅲ-83］세계 해수의 순환

관련문제

1.다음 중 해수의 심층 순환에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 1. 표층 순환에 비하여 순환의 속도가 느리다.
2. 2. 고위도 표층 해수가 냉각될 때 침강이 발생한다.
3. 3. 표층 해수의 밀도가 커져 침강하여 순환이 발생한다.
4. 4. 북태평양의 알류샨 열도 부근에서 가장 밀도가 큰 해수가 형성된다.
5. 5. 매우 느리게 전 수심에 걸쳐 일어나 전체 해수를 순환시키는 역할을 한다.

정답 및 해설

정답

4

해설

고위도 표층 해수가 냉각되어 침강하여 해저면을 따라 이동하면서 전체 해양은 지속적으로 순환하게 된다. 남극 대륙 주변의 웨델 해와 북대서양 그린란드 주변은 고밀도 해수의 침강이 일어나는 해역이다.

2.다음은 해류의 발생 원리를 알아보기 위한 실험 과정이다. 이에 대한 다음 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

［실험 과정］
(가) 수조 바닥에 온도계 A, B, C를 설치하고 25℃ 정도의 물을 담은 후 몇 개의 스타이로폼 조각을 띄운다.
(나) 종이컵 바닥에 작은 구멍을 뚫어 수조의 한쪽에 고정시키고 얼음을 채운다.
(다) 착색된 물을 종이컵에 천천히 부으면서 온도 변화와 스타이로품 조각의 움직임을 관찰한다.

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ㄱ. A, B, C 중에서 A의 온도가 가장 먼저 낮아진다.
ㄴ. C 온도계 위에서 밀도가 커진 물이 가라앉아 B 온도계 쪽으로 퍼져 나간다.
ㄷ. 스타이로폼 조각은 얼음을 채운 종이컵에서 멀어지는 쪽으로 움직인다.

1. 1. ㄱ
2. 2. ㄴ
3. 3. ㄱ, ㄷ
4. 4. ㄴ, ㄷ
5. 5. ㄱ, ㄴ, ㄷ

정답 및 해설

정답

1

해설

얼음에 의해 냉각된 물은 밀도가 커져 가라앉아 퍼져 나간다. 스타이로폼은 얼음을 채운 컵 쪽으로 이동한다.

3.심층 해수는 원래 표층에 있던 해수가 침강하여 형성된다.

(1) 지구의 해양에서 해수의 침강이 일어나는 대표적인 두 해역은 어디인가?
(2) 두 해역 중 해수가 더 깊이 침강하는 곳을 쓰고 그 이유를 설명해 보자.

정답 및 해설

정답

⑴ 남극 지역의 웨델 해와 북극 지역의 그린란드 해역
⑵ 웨델 해

해설

해양에서 밀도가 가장 높은 저층수는 남극의 저층수이다. 겨울철에 남극 지방의 웨델 해에서 기온이 낮아져 해수가 결빙되면 나머지 해수는 염분이 높아지고 밀도가 커지므로 침강하여 전 세계 해양으로 퍼져 나가 저층수를 이룬다. 또한, 북대서양 그린란드 해역에서도 냉각된 표층 해수가 침강하여 형성된 북대서양 심층수가 남쪽으로 이동하여 남대서양까지 흘러간다.