가. 서론
황해는 한반도와 중국 사이의 반폐쇄성 해역으로 평균 수심이 약 44 정도로 미 터로 얕은 수심의 대륙붕으로 이루어져 있다. 현재 황해 전체를 포함하여 현장조사 를 수행하는 것은 한국과 중국의 관할 해역의 구분에 의하여 제약이 크다. 또한, 사전 조사의 성격을 가진 이번 조사에서는 현장 관측을 위한 제원의 한계로 면구목 적 달성을 위한 최소한의 구역을 기존 조사 연구결과의 검토를 통해 선정하였다.
이에 Fig. 3.1.1.1과 같이 황해 동남부 해역을 조사해역으로 선정하였다. 이 해역 은 고온고염의 해수가 동중국해를 통해 황해로 유입되는 입구에 해당하는 해역으로 수심 90 미터 이상의 황해중앙골이 존재한다.
현장조사는 2018년 10월 15일부터 19일까지 조사선 온누리호를 이용하여 이루 어졌다. 가을철에 해당하는 이 시기의 일반적인 해양환경은 여름철 표층의 가열과 담수의 유입으로 형성되었던 강한 성층이 표층의 냉각으로 표층수온이 낮아지면서 점차 약화되는 시기이다. 겨울을 제외한 시기에는 황해의 연안에서는 얕은 수심과 강한 조류에 의한 연직혼합으로 성층이 약하고 외해로 갈수록 성층이 강해져 연안 과 외해 사이에 조석전선이 나타나는 특성을 보인다. 본 조사연구에서는 조석전선 역과 황해냉수를 포함하는 영역의 물성관측에 적합하도록 연안에서 외해 방향으로 두 개의 정선을 선정하였다. 두 개의 정선은 북위 34°와 북위 35° 선을 따라는 동 서방향으로 연안 해역과 황해 중심부에 있는 황해중앙골을 가로지르는 범위로 선정 하였으며 해양환경이 상대적으로 복잡한 연안에서는 비교적 조밀하고 외해에는 상 대적으로 성진 관측 정점 간격으로 구성하였다 (Fig. 3.1.1.1). 전체 관측 정점은 24개로 당초 계획된 22개의 정점에서 현장의 복잡한 해영환경 특성과 선상 작업여
건을 고려하여 2개의 정점 (35-1B, 35-2B)을 추가되었다(Table 3.1.1.1).
CTD는 황해 중앙골에 위치한 35-07 정점에서 2회의 채수하여 총 25회 관측하였 다.
Fig. 3.1.1.1. Station map for CTD castings in October 2018 in the southeastern Yellow Sea
Station Name Latitude (°N)
Longitude (°E)
Depth
(m) Time (KST)
YS1810_34_01 33-59.96 125-53.90 84.0 2018-10-18 05:42:09 YS1810_34_02 33-59.87 125-42.06 71.0 2018-10-18 04:30:20 YS1810_34_03 34-00.01 125-29.89 71.0 2018-10-18 03:13:34 YS1810_34_04 33-59.92 125-14.83 89.0 2018-10-18 01:33:59 YS1810_34_05 33-59.86 124-59.91 93.0 2018-10-17 23:07:29 YS1810_34_06 34-00.03 124-44.95 87.0 2018-10-17 21:33:55 YS1810_34_07 33-59.88 124-29.82 80.0 2018-10-17 20:02:11 YS1810_34_08 34-00.19 124-14.97 76.0 2018-10-17 18:37:47 YS1810_34_09 33-59.99 123-59.94 76.0 2018-10-17 16:41:50 YS1810_34_10 33-59.98 123-44.71 66.0 2018-10-17 15:15:53 YS1810_34_11 34-00.13 123-29.94 66.0 2018-10-17 13:42:37 YS1810_35_01 35-00.44 125-52.83 17.0 2018-10-16 11:45:07 YS1810_35_02 34-59.97 125-41.93 26.0 2018-10-16 13:15:15 YS1810_35_03 34-59.91 125-30.21 60.0 2018-10-16 14:51:43 YS1810_35_04 35-00.10 125-14.86 68.0 2018-10-16 17:43:24 YS1810_35_05 35-00.03 124-59.92 86.0 2018-10-16 18:49:35 YS1810_35_06 34-59.95 124-44.92 83.0 2018-10-16 21:02:48 YS1810_35_07 35-00.08
34-59.90
124-30.01 124-29.98
86.0 87.0
2018-10-16 22:13:59 2018-10-16 23:39:39 YS1810_35_08 34-59.88 124-15.14 79.0 2018-10-17 01:18:04 YS1810_35_09 35-00.04 124-00.18 77.0 2018-10-17 02:34:56 YS1810_35_10 35-00.10 123-44.91 74.0 2018-10-17 04:28:22 YS1810_35_11 35-00.04 123-30.06 73.0 2018-10-17 05:36:25 YS1810_35_1B 34-59.86 125-47.75 16.0 2018-10-16 12:37:30 YS1810_35_2B 35-00.06 125-36.01 44.0 2018-10-16 14:15:38 Table 3.1.1.1. Station information of CTD castings in October 2018
나. 재료 및 방법
물리분야의 2018년도 10월의 황해 동남부해역에 대한 현장조사는 CTD
(Conductivity, Temperature and Depth) 관측에 의 해수의 물성분포의 조사 및 분석을 중심으로 수행되었다. 위에서 언급한 바와 같이 24개 정점에 대한 CTD 조사를 수행하고 Sea-Bird사에서 제공하는 처리 프로그램을 이용하여 1 m 간격의 생산하였다. 생산된 수심별 수온, 염분 그리고 밀도자료를 용하여 종관적인 T-S diagram 상에서 종관적인 수괴 구성과 각 정선에 대한 연직 단면 구조와 표면 5 m 층 (표층)과 수심 50 m 층의 평면도 상에서 물성의 공간분포를 분석하였다.
CTD 관측 자료와 보완하여 조사선 온누리호에서 상시 운영하는 TSG (Termosalinograph) 자료를 이용하여 보다 세밀한 물성분포의 구조를 분석하였 다. TSG는 조사선을 운영 기간 중 해수의 수온과 염분을 연속 관측할 수 있는 장 비로 CTD와 비교할 때 연직의 구조는 알 수 없지만 항로상의 표층 수온과 염분의 정밀한 공간 분포를 관측할 수 있는 장비이다. 조사선 온누리호에는 Sea-Bird 사 의 SBE 45와 SBE 21 두 종류의 TSG가 설치되어 있으나 장비의 유지 관리가 보다 용이하였던 SBE 45 모델의 결과를 사용하였다. TSG의 정확도는 장비의 유 지관리 수준에 영향을 받는 것으로 알려져 있어 현장관측 출항 직전에 장비의 유지 관리 매뉴얼에 의하여 1/500의 표백제 희석액으로 세척하였다. TSG 관측 결과는 CTD 관측결과와 비교하여 정확도를 확인하고 표층 수온과 염분의 공간분포 해석 에 사용하였다.
현장 관측자료 이외에 인공위성 원격탐사 자료를 보완하여 자료 해석에 사용하였다.
사용된 인공위성 영상은 GOCI 위성영상 중에서 TSM (Total Suspended Matter) 농도 자료이다. 가시광선 대역의 파장을 사용하는 GOCI 영상은 구름에 가려지는 영역에서는 자료를 획득할 수 없다. 실제로 CTD 관측을 수행하였던 2018년 10월 16일에서 18일 사이에는 대상해역에 구름이 많아 공간분포를 확인 가능한 영상을 찾기 어려워 동년 동월 13일, 19일, 21일의 영상을 분석에 사용하 였다. 영상은 낮 시간동안 오전 9시부터 오후 4시 동안 매 시간 정각에 촬영된 영 상으로 하루 총 8개의 영상이 사용되었다.
다. 결과 및 토의
현장 관측결과 2018년 10월 황해 동남해역의 수온은 8.29~22.06℃, 염분은 31.54~33.75 psu의 범위를 보여 일반적인 가을철의 특성을 보이는 것으로 판단 된다. 다만, 34_01 정점의 저층부근에서만 33.5 psu 이상의 가장 고염의 해수가 나타나는데 이는 제주난류의 영향으로 추측된다(Fig. 3.1.1.2). 제주난류는 쿠로 시오 기원의 고염수가 제주도 서남부에서 제주도를 시계방향으로 회전하여 제주해 협으로 유입되는 연중 존재하는 해류로 33.5 psu 이상의 염분을 보이는 특성이 있 다(Lie et al, 2000). 대체로 동편에 있는 정점들(Fig. 3.1.1.2의 청색계열 정 점)에서는 온도의 변동범위가 크지 않은데 반해 서편에 위치한 정점들(Fig.
3.1.1.2의 적색계열 정점)에서는 온도의 변동범위가 상대적으로 크게 나타난다. 각 정선의 중앙과 서편에 위치한 점점들의 저층에서는 10℃ 이하의 저온수가 나타나 는데 이는 연중 황해의 저층에 존재하는 황해저층냉수이다. 특히 35_06 정점에서 가장 저온이 나타났다. 결론적으로 T-S diagram 상에서는 고온저염의 황해표층 수, 저온의 황해저층냉수, 고염의 제주난류, 연안수 그리고 이들의 혼합수가 다양하 게 나타나고 있다.
이 시기의 수괴 분포를 보다 자세히 확인하기 위하여 각 정선의 연직단면에서 수 온과 염분의 분포를 살펴보았다. 북위 35° 정선에서는 이 해역의 전형적인 가을철 수온구조 특성이 보인다(Fig. 3.1.1.3). 수심 50 m 이내로 얕은 동편의 정점들 (35-01, 35-1B, 35-02, 35-2B 정점)에서는 수온의 연직변화가 작아 성층이 매 우 약한 반면 수심이 깊은 동편의 정점들에서는 상층의 수온이 상대적으로 높고 저 층의 수온이 낮아 강한 성층이 형성되어 있다. 대체로 동편의 연안에서 외해로 갈 수록 수온약층이 깊어져 35-09 정점에서 55~60 m 정도에서 최고 깊이의 수온약 층이 형성되어 있다. 중국 연안쪽으로 가까워지는 35-11 정점에서는 수온 약층의 깊이가 다시 얕아진다. 이렇게 연안에서 성층이 약한 이유는 강한 조류의 연직혼합 효과에 의한 것으로 알려져 있다.일반적으로 연직 혼합은 수심이 얕고 조류가 강할 수록 활발해지는 특성이 있어 Simpson-Hunter parameter (Simpson and Hunter, 1974)로 지표로 표시되는데
log
으로 표현된다. 이때,
는 수심
는 유속이다. Lie (1989)는 수치모델에서 계산된 조류를 이용하여 계산한 Simpson-Hunter parameter로 NOAA 표층수온 영상에 나타나는 흑산도 주변의 냉수의 범위를 정량적으로 해석하였다. 관측자료에 나타나는 연안의 연직혼합해 역은 Lie (1989)에 의하여 해석된 흑산도 주변의 냉수역의 일부로 강한 조류와 얕 은 수심에 의한 것이다. 따라서 표층의 수온을 보면 연직혼합이 활발한 해역에서는 저층의 저온수와 상층의 고온수가 혼합되어 표층수온이 상대적으로 낮게 나타나고 연직혼합이 약한 해역의 고온수와 구분되는 특성이 있어 두 해역 사이에 조석전선 이 나타난다. 본 현장조사의 결과를 보면 35-03 정점과 35-05 정점 부근에 두 개 의 조석전선이 나타나는 특이한 구조를 보여 그 특성에 다른 보완자료를 이용하여 별도로 분석하였다. 이와 같은 수온의 구조는 염분과 밀도에서도 거의 유사하게 나 타난다. 다만, 저층에서 황해저층냉수의 저온의 핵은 황해중앙골의 위치인 35-06 정점에서 나타나는데 고염의 핵은 황해중앙골의 서편 사면인 35-08 정점에서 나타 나는 것을 주목할 필요가 있다.
북위 34° 정선의 연직단면 구조는 북위 35° 정선과 대체로는 유사하지만 조금 다른 특성을 보여주고 있다(Fig. 3.1.1.4). 전체적으로 동편에서 성층의 깊이가 앝고 약한 반면 동편으로 갈수록 성층의 깊이가 깊어지는 경향성은 유사하다. 그러 나 상층의 수온은 상대적으로 1℃ 정도 낮으며 저층의 수온은 상대적으로 1℃ 정도 높아 성층의 강도가 상대적으로 약하다. 염분의 경우는 34° 정선에서는 상층과 저 층 모두 상대적으로 높으며 염분 약층의 강도와 구조 모두 35° 정선과는 다른 구조 를 보인다. 제주해협에 가장 가까운 34-01 정점의 하부에는 이미 언급한 바와 같 이 가장 고염인 제주난류수가 해수가 나타난다. 특이할 것은 북위 35° 정선과 같이 저층에서 저온의 핵과 고염의 액이 다른 정점에서 나타나는데 저온의 핵이 보다 서 편인 34-09, 34-07 정점에 있고 고염의 핵은 보다 동편인 34-06 정점에 있다는 것이다. 즉, 두 정선에서 저온과 고염의 핵의 다른 정점에서 나타나는데 서로 동서 방향으로 교차하고 있어 두 핵의 모두 연결되어 있을 가능성이 낮다는 것이다. 가 용한 해류 자료가 존재하지 않는 현재 상태로는 이러한 수온과 염분 분포가 나타는 이유를 명확하게 이해하기는 어렵지만 이 해역의 해수순환 체계가 상당히 복잡할 것으로 예상되는 매우 흥미로운 현상으로 향후 보다 세밀한 조사 연구가 필요한 현 상이다.
표층과 저층의 수온, 염분 그리고 밀도의 평면분포를 살펴보았다. Fig. 3.1.1.5 와 Fig. 3.1.1.6은 각각 표층(수심 5 m)과 50 m 수심에서의 해수 물성분포를 보