그림 53 관측해역 표층 50 m 이내의 염분과 인산염과의 상관관계
그림 54 관측해역 표층 50 m 이내의 염분과 규산염과의 상관관계
- 난수성 소용돌이 해역 표층의 저염수 기원을 보다 확실히 하기 위해 관측해역의 표층 50 m에서 해수중의 산소 안정동위원소를 분석하여 비교
- 염분과 해수의 산소 안정동위 원소와의 상관관계는 좋은 양의 상관관계를 보이며, 염분이 0 이되는 end-member는 약 10 ‰로 나타남 (그림 50)
- 이는 동아시아 지방의 전형적인 강우에서 나타나는 값으로 난수성 소용돌이 해역 표층의 저염수의 기원이 강수에 의한 것임을 보여줌,
그림 55 관측해역 표층 50 m 이내의 염분과 해수중 산소 안정동위 원소비와의 상관관계
제 4 절 태풍 전 후의 표층 해양 이산화탄소 비교
1. 2017년 태풍 탈림
- 2017년 관측 기간중 동중국해 해상으로 태풍 탈림 통과
- 태풍 영향권 내에 통과 약 5일 전과 통과 약 2주후에 관측 (그림 51)
그림 56 태풍 탈림의 이동 경로와 관측 항로
- 태풍 탈림의 경우 북위 25도경부터 진행속도가 매우 느려졌으며 관측해역인 북위 30도 인근에서 수일간 매우 느린 속도로 이동
- 태풍 통과 전과 후의 관측 자료를 비교하면 표층 수온은 통과 전 약 29 ℃에서 통과 후에는 약 27 ℃ 이하로 2 ℃ 이상 낮아짐 (그림 52)
- 태풍 통과 해역의 표층 염분은 33 ~ 34의 범위를 보이며 태풍 통과 전과 후의 차이를 발견할 수 없음 (그림 53)
- 태풍 통과 해역의 표층 해수이 이산화탄소 분압은 350 ~ 400 μatm의 범위를 보이며 태풍 통과 전과 후의 차이를 발견할 수 없음 (그림 54)
그림 57 태풍 탈림 통과 전, 후의 표층 수온 분포
그림 58 태풍 탈림 통과 전, 후의 표층 염분 분포
그림 59 태풍 탈림 통과 전, 후의 표층 이산화탄소 분포
2. 2018년 태풍 망쿳
- 2018년 관측 기간을 즈음하여 관측 해역에 영향을 미친 태풍은 제비, 망쿳, 짜미, 콩레이 4개 존재함 (그림 55)
- 이 중 망쿳은 강도가 약한 태풍이었으나 관측 해역에 약 150 km까지 가장 가깝게 접근하였고 태풍의 영향 이전과 이후에 관측이 이루어짐
- 태풍 통과 전과 후의 관측 자료를 비교하면 표층 수온은 통과 전 약 28.7 ~ 29.2 ℃에서 통과 후에는 약 28.5 ~ 28.7 ℃ 이하로 약 0.2 ℃ 정도 낮아짐 (그림 56)
- 태풍 통과 인근 해역의 표층 염분은 태풍 통과 전에 33.4 ~ 33.6의 범위를 보였으며 태풍 통과 후에는 34.2 내외의 값을 보여 약 0.6 이상의 증가를 보임 (그림 57)
- 태풍 통과 인근 해역 표층 해수의 이산화탄소 분압은 태풍 통과 전에 370 ~ 380 μatm의 범위를 보였으나 태풍 통과 후에는 380 μatm 이상의 값을 보여
그림 60 관측 기간 동안 관측해역에 영향을 준 태풍의 진로
그림 61 태풍 망쿳 통과 전, 후의 표층 수온 분포
그림 62 태풍 망쿳 통과 전, 후의 표층 염분 분포
그림 63 태풍 망쿳 통과 전, 후의 표층 이산화탄소 분포
- 태풍 통과에 따른 수온의 감소와 염분과 표층 이산화탄소의 증가는 태풍에 의해 일어나는 수직적인 혼합이 원인일 것으로 생각됨
3. 2019년 태풍 링링
- 2019년 관측 기간 중 태풍 링링이 관측 해역 인근을 통과 (그림 59)
그림 64 태풍 링링의 이동 경로와 관측 항로
- 태풍 링링 통과 약 5일전인 2019년 8월 30일과 31일에 태풍 통과 최근접 해역 (태풍 중심으로부터 약 200 km 동쪽)을 관측 하였으며, 태풍 통과 후 4일 뒤인 2019년 9월 7일부터 9일에 동일 해역을 재관측함.
- 동시에 인근해역에 8월 30일부터 9월 9일까지 파랑 글라이더를 운영하여 태풍 통과 동안에 풍향, 풍속, 기온, 기압 등 기상 관측과 표층의 수온과 염분의 관측이 이루어짐 (그림 60)
그림 65 2019년 8월 30일부터 9월 9일까지 관측된 파랑글라이더의 항적 (흰색 선)
- 태풍 통과시 파랑글라이더에서 관측된 기상 자료를 살펴보면 태풍이 최 근접한 9월 5일 약 27 kt의 풍속이 관측됨 (그림 61)
- 태풍이 통과하면서 남동풍의 바람이 남풍을 거쳐 북풍으로 바뀜 (그림 62) - 기압은 9월 3일에 약 990 mbar로 최소를 보임 (그림 63)
- 기온 역시 최소 기압과 동일한 시점에 최소값을 보임 (그림 64)
그림 67 파랑글라이더에서 관측된 태풍 통과시 시간에 따른 풍향 분포
그림 68 파랑글라이더에서 관측된 태풍 통과시 시간에 따른 기압 변화
그림 69 파랑글라이더에서 관측된 태풍 통과시 시간에 따른 기온 변화
- 이사부호에서 관측된 태풍 통과 전과 후의 표층 수온은 통과 전 평균 29.4
℃에서 통과 후에는 평균 28.9 ℃로 약 0.5 ℃ 정도 낮아짐 (그림 66)
그림 70 이사부호에서 관측된 태풍 통과 전과 후의 표층 수온 분포
- 이사부호에서 관측된 태풍 통과 인근 해역의 표층 염분은 태풍 통과 전에 평균 34.6의 값을 보였으며 태풍 통과 후에는 34.55 ~34.6 으로 유의한 차이가 발견되지 않음 (그림 67)
그림 71 이사부호에서 관측된 태풍 통과 전과 후의 표층 염분 분포
- 이사부호에서의 관측은 태풍 통과 5일 전과 3일 후의 바교로 태풍이 통과하고 있는 동안의 변화를 관측할 수 없음.
- 따라서 태풍 통과 동안 운영된 파랑글라이더의 자료를 살펴보면 태풍이 통과하는 9월 2일부터 9월 5일 사이에 지속적인 수온의 감소 경향이 매우 뚜렷함 (그림 67). 태풍 통과 전과 후의 수온의 값과 시간에 따른 변화 양상은 이사부호에서 관측된 것과 동일하게 나타남.
- 파랑글라이더에서 관측된 염분자료를 살펴보면 태풍 통과 전에 34.43
~34.55의 범위에서 분포하다가 태풍이 통과하면서 염분의 급격한 감소를 보임 (그림 68). 태풍 통과 이후에도 염분은 0.15 이상의 변화를 보임.
그림 72 파랑글라이더에서 관측된 태풍 통과시 시간에 따른 수온의 변화
그림 73 파랑글라이더에서 관측된 태풍 통과시 시간에 따른 염분의 변화
- 태풍 통과 인근 해역 표층 해수의 이산화탄소 분압은 태풍 통과 전에 400 ~ 420 μatm의 범위를 보였으나 태풍 통과 후에는 392 ~ 410 μatm의 값을 보여
그림 74 이사부호에서 관측된 태풍 통과 전과 후의 표층 이산화탄소 분포. 점선 은 대기 중 이산화탄소의 농도
- 그러나 이사부호의 이산화탄소 관측 시스템이 9월 5일 작은 고장을 일으켜 이를 수리하고 다시 9월 6일부터 관측을 시작하여 고장 이전의 관측값과의 차이를 보임.
- 따라서 태풍 통과 전과 후의 이산화탄소 농도를 직접 비교하기 어려우므로 표층 해양과 대기 중의 이산화탄소 농도 차이인 ΔpCO2(= 표층해양의 pCO2 – 대기의 pCO2)를 이용하여 비교함.
- 태풍 통과 전에는 ΔpCO2가 주로 5 μatm 이상으로 양의 값을 보이다가 태풍 통과 후에는 거의 0 μatm에 근접하는 값을 보임 (그림 70)
- 이는 태풍 통과 전에는 대기에 비해 해양 표층의 이산화탄소 농도가 높다가 태풍 통과 후에는 대기의 농도와 같아진다는 것을 의미
그림 75 이사부호에서 관측된 태풍 통과 전과 후의 ΔpCO2 분포
- 태풍 통과 후에 해양 표층의 이산화탄소 농도가 대기의 농도와 같아지는 지를 확인하기 위하여 타 연구 자료를 확인
- 동일한 태풍 링링이 한반도 서해안을 통과하는 동안 동쪽으로 약 200km 떨어진 통영에서 관측된 표층 이산화탄소 모니터링 부이 자료를 살펴보면 태풍이 통과하면서 수온은 급격히 감소하고 표층 해수의 이산화탄소 농도는 급격히 증가했다가 다시 감소하여 대기와 동일한 값을 보임 (그림 71)
- Sargasso해에서 관측된 자료 역시 태풍 Felix 통과 후 대기보다 약 60 μatm 가량 높은 농도의 표층해수의 이산화탄소가 대기의 값과 거의 동일한 수준으로 감소함 (그림 72)
- 동중국해에서 관측된 자료 역시 대기보다 약 30 μatm 가량 높은 표층 해수의 이산화탄소가 태풍 Tina 통과 후 거의 대기와 평형을 이루었다가 약 6 – 7일 뒤에 이저의 농도를 회복했다가 다시 태풍 Winnie의 내습으로 다시 대기와 평형을 이루게 됨 (그림 73)
그림 76 태풍 링링 통과시 통영에서 관측된 표층 수온 염분 및 대기 이산화탄소와 표층 해수의 이산화탄소의 시간에 따른 변화
그림 77 Sargasso해에서 관측된 수온, 염분 및 표층 해양, 대기의 이산화탄소 Time-series (Bates et al., 1998)
그림 78 동중국해애서 관측된 대기와 표층 해수의 이산화탄소 (Wada et al. 2011)
- 통영에서 관측된 표층 해수의 이산화탄소 농도는 태풍 도래 이전에는 대기에 비해 약 100 μatm 가량 높거나 혹은 200 μatm까지도 낮아지는 변화를 보이다가 태풍 통과 시부터 약 380 μatm의 농도가 하루만에 약 560 μatm까지 높아졌다가 3일 뒤에 대기와 평형을 이루고 이것이 약 5 ~ 6일간 지속되다가 다시 태풍 통과 전과 같은 양상의 변화를 보임 (그림 71)
- 동중국해의 관측 자료 역시 통영과 동일한 양상으로 태풍 통과 후 약 1 –2 일 가량 대기와 평형을 이루다가 다시 6 –7일 후 원래의 상태를 회복하는 경향을 보임 (그림 73)
- 이러한 결과로 미루어 태풍이 통과하면서 강한 바람에 의해 해양을 교란하면서 마치 저어주는 효과 (stirring Effect)로 표층 해수와 대기가 평형에 이르는 것으로 추정됨
- Stirring Effect는 기존의 연구에서 전혀 제안되지 않았던 새로운 가설이며 이러한 가설을 검증하기 위한 후속연구가 필요함.