대기 대순환과 해양의 표층 순환

 범선을 이용하여 대양을 횡단하던 시대에는 바람과 해류가 항해에 도움이 되기도 하고 장애가 되기도 했습니다. 표층 해류는 대양의 표면 위로 부는 바람으로 생성되는데, 수십 m~수백 m 깊이로 수천 km의 거리에서 나타납니다.

 

대기 대순환

 

 전 지구에 걸쳐 일어나는 대기의 순환을 대기 대순환이라고 합니다. 대기를 움직이는 가장 기본적인 원동력은 지표의 불균등 가열에 의한 열대류 운동입니다. 지구는 둥글기 때문에 단위 면적당 입사하는 태양 복사 에너지양이 고위도로 갈수록 줄어듭니다. 이에 따라 저위도에는 에너지 과잉이, 고위도에는 에너지 부족 현상이 나타나고, 저위도에서 남는 에너지가 고위도로 이동함에 따라 대기의 순환이 발생합니다.

 

 실제 대기 대순환은 열대류가 일차적인 원인으로 작용하고 지구 자전이 영향으로 복잡한 형태로 나타납니다. 저위도에서는 상승 기류가 발달하여 적도 저압대가 형성됩니다. 적도 저압대에서 상승한 공기는 대류권 상부까지 올라가서 북쪽으로 이동하는데, 북반구에서는 오른쪽으로 휘어지고 위도 30°에 이르면 하강하면서 아열대 고압대를 형성합니다. 아열대 고압대에서 하강한 공기는 고위도로는 서풍 편서풍을, 저위도로는 동풍인 무역풍을 형성합니다.

 

 극에서는 찬 공기가 하강하면서 극고압대가 형성됩니다. 극고압대 상부에서 하강한 공기가 지상에서 저위도로 이동하면서 점점 휘어져 극동풍을 형성합니다. 극동풍이 위도 60°에 이르면 편서풍과 만나 한대 전선대를 만들면서 상승 기류를 형성합니다.

 

 이러한 순환으로 남반구와 북반구에는 각각 3개씩의 순환 세포가 만들어집니다. 

 

 대기 대순환을 이루는 3개의 순환 세포 중 해들리 순환과 극순환은 고온에서 상승하고 저온에서 하강하는 열대류의 원리로 발생한 순환 구조라 하여 직접 순환이라고 합니다. 반면, 페렐 순환은 두 직접 순환 사이에서 만들어지기 때문에 간접 순환이라고 합니다.

 

- 극순환: 극고압대와 위도 60°의 한대 전선대, 그 사이에 있는 지상의 극동풍이 이루는 순환입니다.

- 페렐 순환: 아열대 고압대에서 하강하여 한대 전선대에서 상승하는 순환입니다.

- 해들리 순환: 적도 저압대에서 상승하고 아열대 고압대에서 하강하면서 지상에 북동 무역풍과 남동 무역풍을 형성하는 순환입니다.

 

해양의 표층 순환

 

 해양의 표층 해류는 대기 대순환에 의해 일정하게 부는 바람에 따라 형성되지만, 지구 자전의 영향, 육지로 둘러싸인 대양의 형태에 따라 방향이 달라집니다.

 

 무역풍 지대에는 동쪽에서 서쪽으로 흐르는 북적도 해류와 남적도 해류가 형성됩니다. 이 해류가 대륙을 만나게 되면 북쪽과 남쪽으로 나뉘어 흘러갑니다. 이렇게 나뉜 해류는 북반구에서는 북쪽으로 흘러 대양의 서안을 따라가고, 남반구에서는 남쪽으로 흐르면서 대양의 서안을 따라 이동합니다.

 

 편서풍 지대에서는 북태평양 해류, 북대서양 해류, 남극 순환 해류가 동쪽으로 흐릅니다. 이들이 대륙을 만나면 북반구에서는 남쪽으로, 남반구에서는 북쪽으로 흘러 대양의 동안을 따라 이동합니다. 이렇게 하여 전 세계 대양을 흐르는 표층 해류의 순환 구조가 만들어집니다.

 

 위도별 대양의 순환 구조에는 열대 순환, 아열대 순환, 아한대 순환이 있습니다. 이 중 아열대 순환이 가장 넓게 나타나는데 북반구에서는 시계 방향으로, 남반구에서는 시계 반대 방향으로 순환하므로 적도를 경계로 남북이 대칭적인 분포를 이룹니다.

 

 해류의 수평 규모와 유속은 해류가 나타나는 위치에 따라 다릅니다. 대양의 서안을 흐르는 쿠로시오 해류나 멕시코 만류는 수온과 염분이 높고 용존 산소량이 적으며, 해류의 폭이 좁고 유속이 빠른 편입니다.

 

 대양의 동안을 흐르는 캘리포니아 해류나 페루 해류는 수온과 염분이 낮고, 용존 산소량이 많으며, 넓은 영역에서 나타나고 유속이 느린 편입니다.

 

 해류는 지구 전체적으로 열을 분배하는 역할을 할 뿐 아니라 주변 지역의 기후에도 영향을 미칩니다. 같은 위도에 있는 영국의 런던과 캐나다의 퀘벡을 비교해 보면, 런던의 1월 평균 기온은 약 4°C이고, 퀘벡의 1월 평균 기온은 약 -12°C로 차이가 납니다. 이는 난류인 멕시코 만류가 북상하여 북대서양 해류로 연결되면서 열을 공급하여 유럽의 서쪽 지역을 온난하게 하기 때문입니다.

 

우리나라 주변의 해류

 

 우리나라 주변을 흐르는 해류의 근원은 북태평양 아열대 순환을 구성하는 쿠로시오 해류입니다. 동해에는 쓰시마 난류가 북상하면서 갈라져 나온 동한 난류와 연해주 연안을 따라 흐르는 연해주 한류가 연장되어 온 북한 한류가 남쪽으로 흐릅니다. 두 해류가 만나는 영역을 조경 수역이라 하는데, 조경 수역이 위치는 겨울에는 울릉도와 주문진 먼바다에, 여름엔 함경남도 먼바다에 형성됩니다.

 

 동한 난류의 평균 유속은 0.2m/s로 여름철에 빠르고 겨율철에 느리며, 수온이 높아진 가을에 가장 북쪽까지 흐릅니다. 북한 한류는 염분이 낮고 용존 산소와 플랑크톤이 풍부합니다.

 

 황해에는 쿠로시오 해류의 유입으로 형성된 황해 난류가 간헐적으로 북쪽으로 흐릅니다. 우리나라 서해안을 따라서는 서한 연안류가, 중국으로는 중국 연안류가 남쪽으로 흐릅니다. 남해에는 쿠로시오 해류, 대만 난류, 황해를 거쳐 온 해수가 모여서 쓰시마 난류를 형성한 후에 동해로 흘러갑니다.