옹진 소청초 해양과학기지에서 관측한 혼합층 변동 특성 및 기작: 대기 강제력의 효과

Abstract

혼합층 변동 및 그 기작에 대한 연구는 혼합층이 대기 해양 경계로써 기후변화 및 해양생태계에 있어서 주요한 역할을 함에도 불구하고 관측 자료의 한계로 인해 극히 제한적이었다. 옹진 소청초 과학기지가 2014년 10월에 건설된 이후에, 해양-대기 모니터링 시스템과 이와 연동하여 2015년에 진행한 mooring 실험은 10분 간격으로 표준 환경 변수 및 수온, 염분 수직 구조 시계열 자료를 제공하였다. 본 연구에서는 혼합층 수심을 표층 3 m 깊이의 수온과 0.2°C 차이가 나는 수심으로 규정하였으며, 이를 이용하여 2015년 4월 21일부터 10월 15일까지 혼합층 수심의 상세 변동을 연구하였다. 혼합층 수심의 계절 변동은 정현파적(sinusoidal) 분포가 아닌 3개의 구별된 단계, 즉 4월 말까지 전층혼합 기간, 7월 후반까지 준 균형(quasi-stable)기간, 그 이후로 점진적 하강기간(2.6 m/month)의 분포 특성을 가진다. 전층혼합 시기에는 해수 전체가 황해바닥저층냉수로 구성되어 있어, 혼합층과 수심이 같으며 따라서 대기 변동과 혼합층 변동이 적었다. 수온 상승에 따라 성층이 형성되는 시기 이후에 혼합층 깊이는 바람 세기와 양의 상관관계(r>0.50)를, 열속과는 음의 상관관계(r<-0.60)를 보였다. 바람의 경우 수일 규모의 혼합층 변동, 열속의 경우 이 보다 장기 혼합층 변동에 주요한 영향을 미치는 것으로 사료된다. 그러나, 7월말부터 8월 중순과 같이 상관성이 유의하지 않은 수준까지 떨어지는 시기 또한 존재한다. 이 기간 동안에 태풍 찬홈과 두 번의 열대성 저기압이 관측 해역을 통과하면서 2015년 총 강우량의 절반에 해당하는 호우가 집중되었다. 집중호우는 황해 주변 강에서 방류한 담수와 함께 대기와 혼합층 사이에 완충 시스템과 이와 연동하여 2015년에 진행한 mooring 실험은 10분 간격으로 표준 환경 변수 및 수온, 염분 수직 구조 시계열 자료를 제공하였다. 본 연구에서는 혼합층 수심을 표층 3 m 깊이의 수온과 0.2°C 차이가 나는 수심으로 규정하였으며, 이를 이용하여 2015년 4월 21일부터 10월 15일까지 혼합층 수심의 상세 변동을 연구하였다. 혼합층 수심의 계절 변동은 정현파적(sinusoidal) 분포가 아닌 3개의 구별된 단계, 즉 4월 말까지 전층혼합 기간, 7월 후반까지 준 균형(quasi-stable)기간, 그 이후로 점진적 하강기간(2.6 m/month)의 분포 특성을 가진다. 전층혼합 시기에는 해수 전체가 황해바닥저층냉수로 구성되어 있어, 혼합층과 수심이 같으며 따라서 대기 변동과 혼합층 변동이 적었다. 수온 상승에 따라 성층이 형성되는 시기 이후에 혼합층 깊이는 바람 세기와 양의 상관관계(r>0.50)를, 열속과는 음의 상관관계(r<-0.60)를 보였다. 바람의 경우 수일 규모의 혼합층 변동, 열속의 경우 이 보다 장기 혼합층 변동에 주요한 영향을 미치는 것으로 사료된다. 그러나, 7월말부터 8월 중순과 같이 상관성이 유의하지 않은 수준까지 떨어지는 시기 또한 존재한다. 이 기간 동안에 태풍 찬홈과 두 번의 열대성 저기압이 관측 해역을 통과하면서 2015년 총 강우량의 절반에 해당하는 호우가 집중되었다. 집중호우는 황해 주변 강에서 방류한 담수와 함께 대기와 혼합층 사이에 완충