Fig. 3.1.3c.16. The value of N/C ratio in the study stations.
중형저서동물의 서식밀도를 퇴적물 깊이에 따른 변화를 확인하였다(Fig.
3.1.3c.17). 모든 정점에 퇴적물 표증에서의 서식밀도가 가장 높게 나타났다. 퇴적물 의 깊이가 깊어질수록 중형저서동물 서식밀도는 감소하였으며, 정점 35-11을 제외 하고는 퇴적물 깊이 2～3 ㎝에서 중형저서동물 서식밀도는 표층 0～1 ㎝의 서식밀 도의 50% 이하로 나왔다. 육지와 가장 멀리 떨어진 정점 St.35-11에서는 퇴적물 깊 이 2～3 ㎝의 서식밀도는 표층 0～1 ㎝의 서식밀도의 62%로 나왔다. 퇴적물 깊이가 깊어짐에 따라 서식밀도가 크게 감소하는 것을 일반적인 중형저서동물 수식분포에 서 볼 수 있는 경향으로 황해 조사지역에서도 동일한 경향을 확인 할 수 있었다.
0 50 100 150 200 250 0-1cm
1-2cm
2-3cm
St.35-3
0 50 100 150 200 250
0-1cm
1-2cm
2-3cm
St.35-5
0 50 100 150 200
0-1cm
1-2cm
2-3cm
St.35-7
0 50 100 150 200
0-1cm
1-2cm
2-3cm
St.35-9
0 50 100 150 200
0-1cm
1-2cm
2-3cm
St.35-11
Fig. 3.1.3c.17. The density of meiofauna according to sediment depth in the study stations.
각 정점에서 채집 된 중형저서동물 군집자료를 각 정점간의 군집의 차이를 확인 하기 위하여 Cluster 및 MDS 분석을 실시하였다(Fig. 3.1.3c.18). MDS 분석 결과, 육지와 가까운 정점 3곳(35-03, -07, -09)과 육지와 멀리 떨어진 정점(35-09, -11)이 서로 구분된 것을 확인 할 수 있었다. 그러나 Cluster 및 Simprof test 분석 결과 정점들간 군집의 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다.
Fig. 3.1.3c.18. CLUSTER and MDS (Multidimensional scaling) analysis based on Bray –Curtis similarities amongst the meiofaunal communities found in the study stations. Red lines indicate the same group by SIMPROF test.
1. 물리특성
황해는 한반도와 중국 사이의 수심이 얕은 대륙붕으로 이루어진 반폐쇄성 해역의 지형특성을 가진다. 대체로 수심은 최대 100 미터 정도로 얕고 평균수심은 약 44 미터 정도이다(Fig. 3.2.1.1). 북쪽으로는 발해만이 이어져 있고 남쪽으로는 동중 국해와 연결되어 있어 쿠로시오 기원의 고온고염수의 유입이 가능하다. 대체로 남 쪽에서 북쪽으로 연결되는 넓은 수로의 형태로 동경 124° 부근을 따라 남북방향으 로 황해중앙골이 위치하며 골의 중심부에서는 80 미터 이상의 수심이 나타난다. 이 러한 지형적인 특성으로 인해 황해의 해양환경은 기상 외력에 빠르게 반응하며 매 우 뚜렷하고 강한 계절변동성을 보인다.
가장 대표적인 계절변동성은 여름철과 겨울철 물리특성구조의 극적인 변화로 한 국해양연구소와 중국 제1해양연구소의 황해 해양환경 공동조사결과에서 잘 나타나 고 있다. 공동조사는 황해 전 영역에 대하여 6개의 정선을 선정하여 1996년에서 1998년까지 기본적인 해양환경 전반에 대하여 6회의 조사를 수행하였다(Fig.
3.2.1.2). Fig. 3.2.1.3은 당시에 관측된 북위 35° 정선의 수온과 염분의 연직단 면 구조를 보여준다. 연도의 차이는 있지만 각 계절을 대표하는 물성구조의 변화를 보여준다(Lie et al. 2001). 겨울철에 해당하는 1997년 2월의 구조를 보면 수온 과 염분 모두 연직방향으로 잘 혼합되어 있는 특성을 보여준다. 겨울철 강한 북서 계절풍에 의한 연직 교란과 대기로의 열손실로 수층 전체의 냉각이 발생한다. 전체 적으로 수온은 동경 123° 부근을 제외하면 10℃ 이하였다. 특이한 점은 전체적으 로 해저면 부근의 수온이 그 위의 중층의 수온보다 약간 높은 경향이 넓게 나타나 고 있다는 것이다. 이는 겨울철과 봄철에 황해로 유입되는 황해난류의 해수특성이 황해내부의 해수보다 고온고염이며 밀도가 더 크기 때문으로 고온고염의 황해난류 수가 저층을 따라 유입되며 점차 상층의 저온저염수와 희석된다. 따라서 황해난류 가 황해로 유입되는 경로부근에서는 이와 같은 수온역전이 넓게 나타나게 된다 (Hao et al., 2010).
봄철에 해당하는 1996년 4월의 분포를 보면 전체적으로 1997년 2월 보다 수온 이 더 낮아 보이지만 이는 1996년 2월의 수온특성의 차이에서 기인했을 가능성이 높다. 평균수온의 연변동을 고려하지 않을 때 1996년 4월이 1997년 2월과 비교 할 때 상층에서 약하지만 성층이 형성되기 시작했다는 점이 다르며 해저면 부근에 서 수온역전이 나타는 점은 유사하다. 실제로 보다 더 강한 수온역전이 보고되는 해역은 북위 34° 부근에 동서방향으로 형성되는 열염전선 인근이다(Lie et al., 2015; Pang et al., 2017). 남쪽의 고온고염의 제주난류수와 북쪽의 황해 내부 의 연안수 기원의 저온저염수 사이에 형성되는 이 열염전선은 초겨울부터 봄철까지 유지되는 것으로 알려져 있다. 이 전선이 유지되는 역학은 geostrophic adjustment로 해석된다(Oh et al., 2015). 황해 남부해역의 열염전선은 이미 언 급한 바와 같이 남쪽의 고온고염 그리고 고밀도의 해수와 북쪽의 저온저염 저밀도 의 해수가 만나 형성된 것으로 지구자전 효과로 인해 두 해수의 경사계면은 고염고 염의 해수가 저온저염의 해수 아래로 밀려들어가는 경사면 형태로 균형을 이루게 된다. 이로 인해 상층과 저층사이에 강한 수온역전이 형성되고 안정적으로 유지된 다. Oh et al. (2015)는 연직 단면에 대한 non-hydrostatic 2차원 수치모델을 이용하여 현장관측에서 나타나는 물성구조를 재현하고 이 열염전선에서 나타나는 해수유동 구조를 규명하였다. 황해남부의 동서방향 열염전선의 남쪽 해역에서는 동 향의 해류가 존재하며 북쪽 해역의 상층에서는 서향의 해류가 발생하게 되는데 이 는 전선에서는 thermal wind 효과로 해석하였다. 결과적으로 겨울철 황해남부의 개략적인 해수유동 구조는 Figure 3.2.1.4와 같이 볼 수 있다.
여름철에 해당하는 1997년 7월의 구조를 보면 상층에서 수온이 25℃ 이상으로 크게 상승하고 염분이 32 psu 이하로 감소한 반면 저층의 10℃ 이하의 해수와 뚜 렷하게 구분된다. 약 20 미터 수심에 수온약층과 염분약층이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 일반적으로는 8월의 표층수온이 가장 높으며 최대 28℃ 이상까지 오르기도 하며 30 미터 정도의 수심에 수온약층이 형성된다. 특징적인 것의 저층의 해수는 겨울철 형성된 저온고염의 특성이 그대로 유지되고 있는 것으로 여름철 높 은 표층수온에 대비되어 저층에 10℃ 이하의 냉수가 존재하는 이유로 황해저층냉 수(Yellow Sea Bottom Cold Water)로 잘 알려져 있다(Guan, 1963). 개념적 으로 저층에서 냉수의 특성이 두드러지므로 황해저층냉수는 여름의 해수의 물성분
포에서 정의된다. 그런데 해수의 특성으로 보면 황해저층냉수는 겨울철 형성된 것 으로 가을까지도 그 특성이 대체로 유지된다. 대체로 여름철 저층냉수의 염분의 연 변동은 직전 겨울의 염분 연변동과 관계가 높다. 또한 황해저층냉수의 장기변동이 PDO (Pacific Decadal oscillation), AO (arctic oscillation) 등과 같은 대규 모 기상변동에 영향을 받으며(Park et al, 2011) 부분적으로는 직전 봄철까지의 저역해 기상특성에 영향을 받는다. 봄철의 강한 북풍의 바람이 화해저층냉수에 고 온고염수 유입을 강화하여 여름철 황해저층냉수의 특성이 변화되는 것으로 해석된 다(Oh et al., 2013). 여름철 황해 상층의 해수특성은 경계면에서의 플럭스에 영 향을 받는데 염분의 경우 주로 양자강 담수의 이동 확장에 영향을 받는다. 이에 대 해서는 현장자료의 분석과 수치모델 등을 통해 많은 연구들이 수행되어 상대적으로 는 잘 알려져 있다(Bang and Lee, 1999; Lie et al., 2003; Moon et al., 2012). 여름철 양자강 담수의 유량의 증가와 남풍계열의 바람이 양자강 희석수를 대한해협으로 이동시키는 주요인으로 해석된다. 여름철 태풍 경로의 차이는 양자강 희석수의 이동 경로의 변화를 초래하고 황해내부의 염분 분포의 차이를 유발한다 (Oh et al, 2014).
가을철에 해당하는 1996년 10월과 1997년 11 월의 구조에서는 상층의 수온이 점차 낮아지며 수온약층이 약화되며 깊어지는 것을 보여준다. 해저면 부근에는 1 0℃ 이하의 황해저층냉수가 그 규모가 축소되었지만 여전히 존재하고 있다. 이후 다음의 겨울이 되면 상층의 수온이 더욱 낮아지고 전 층이 혼합되는 구조가 되어 계절변동 특성이 반복된다. 이렇게 뚜렷한 해수특성의 계절변동은 동중국해와 황해 의 종관적인 해류체계 계절변동과 밀접하게 관계가 있다. Lie and Cho (2016) 는 기존의 위성추적부이 궤적들과 해수의 물성분포 관측자료 등을 종합하여 여름철 과 겨울철의 해류체계를 제시하였다(Fig. 3.2.1.5). 겨울철에는 황해 남부의 열염 전선을 중심으로 남쪽에 동향하는 해류 그리고 북쪽에 서향하는 해류가 있으며 이 열염전선의 서쪽 끝단에서 황해내부로 유입하는 황해난류가 간헐적으로 발생하여 한반도와 중국 연안을 따라 남하하는 연안류가 존재한다. 여름철에는 양자강 희석 수의 확장과 동쪽으로의 이동이 두드러지며 황해내부에는 반시계방향으로 회전하는 연안류 체계가 나타난다.
많은 연구 결과에도 불구하고 황해의 생태계 특성을 정량적 해석하기 위한 해수
순환체계의 이해는 아직도 부족한 부분들이 많다. 황해저층냉수의 물성변화를 유발 하는 황해난류의 유량변화와 이에 따른 열과 보존성 또는 비보존성 물질의 수지 변 화의 규명이 필요하다. 이를 위해 해수면과 수온약층을 통한 물질플럭스, 발해만 또는 동중국해 사이의 물질 교환량, 하천을 통한 물질의 유입량과 조선전선에서의 물질 교환량에 대한 종합적인 분석이 필요하다.
Fig. 3.2.1.1. Bathymetry of the Yellow Sea
Fig. 3.2.1.2. Station map of the Korea-China joint study on the Yellow Sea during 1996~1998
Fig. 3.2.1.3. Seasonal variation of the vertical structure of the temperature and salinity along the line 35°N.
Fig. 3.2.1.4. Schematic sea water circulation system in the southeastern Yellow Sea in winter.