기후학을 쉽게 이해해 보자(해양권 편)

이번 글에서는 해양권 기후변화에 대해 알아보겠습니다. 전 글을 안 읽으신 분들은 아래 링크를 통해 확인하실 수 있습니다.

기후학을 쉽게 이해해 보자(기후 이해 편)

기후학을 쉽게 이해해 보자(대기권 1편)

 

기후학을 쉽게 이해해 보자(대기권 2편)

 

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해양의 기후변화

해양 기후변화

-해양의 기후변화는 해양 온도 상승, 해양 산성화, 해수면 상승으로 나타나는데 해양은 표면의 온도가 가장 빨리 상승하지만 깊은 곳까지 온도가 올라가는 현상이 관측되고 있음.

 

-또한 대기 중 이산화탄소를 흡수하면서 해양의 산성화가 진행되고 있어 앞으로 해양생태계에도 악영향을 미칠 것이 우려됨. 해수면 상승은 주로 육지빙하가 녹은 물이 해양에 유입되거나 해양의 온도가 상승함에 따라 물의 부피 팽창으로 상승하고 있는데 앞으로 해수면 상승으로 연안지역에 해수 범람과 갯벌생태계에 심각한 영향을 미칠 것으로 예상됨.

 

수온상승

 

표층수온

-바다 표면과 가까운 해수를 일반적으로 표층수라고 하며 태양의 열로 인해 바닷물이 따뜻해지는데 이러한 부분을 수온약층이라 함. 표층수는 풍랑, 강수, 증발 등 기상현상에 민감하게 변화함. 바닷물의 온도는 적도 쪽으로 갈수록 높게 나타나며 극지방으로 갈수록 낮게 나타남.

 

전지구 표층수온 상승

-최근 50년간(1968~2018년) 전지구 표층수온은 약 0.5℃ 증가하였으며 연간 평균 0.0096℃ 증가함.

 

우리나라 표층수온 상승

-최근 50년간(1968~2018년) 우리나라 연근해 연평균 표층수온 변동 경향은 1.23℃ 상승했으며, 연간 0.0241℃ 상승하는 경향을 보임.

 

백화현상

-백화현상이란 바닷물 속에 녹아있는 탄산칼슘(석회가루)이 해저 생물이나 해저의 바닥, 바위 등에 하얗게 달라붙는 현상을 말함.

 

-지구오난ㄴ화로 인해 수온이 올라가면서 산호말과 같은 탄산칼슘을 갖고있는 홍조류가 바다의 바닥면이나 바위에 달라붙기 시작하며, 바닥에 쌓인 탄산칼슘으로 인해 기존에 살던 해조류는 죽게 되어 해저는 불모지 상태가 됨.

 

해수면 높이

 

해수면 상승

-해수면은 기온변화에 따라 변화하는 대륙 빙하의 양과 해수의 열팽창 정도에 따라 지속적으로 변화하고 있으며, 마지막 극대 빙하기였던 2만년 전에 비해 현재는 100m 이상 상승한 것으로 분석됨.

 

-기온이 높을수록 대륙 위에 얼음형태로 고정되어 있던 담수가 녹아 바다로 흘러가게 되고 해수 역시 온도가 높아질수록 부피가 증가하게 되어, 지구온난화는 바닷물의 양과 부피 모두에 영향을 주어 해수면을 상승시키게 됨.

 

-빙하가 녹아서 대륙 빙하의 질량이 작아지고, 이에 따라 중력이 작아지면서 평균 해수면이 상승하는 효과도 있음.

 

전지구 해수면 상승

-1902-2010년 전 세계 해수면 상승은 0.16m이며, 최근 10년(2006-2015년) 상승 속도는 3.6mm/yr로 지난 100년(10=901-1990년)의 상승 속도인 1.4mm/yr의 약 2.5배임. 이 같은 상승 속도는 빙상과 빙하가 녹아 발생했을 가능성이 크며, 해양의 열팽창 효과를 넘어섰다.

 

-남극을 제외한 빙하의 변화와 열팽창이 전지구 해수면 상승의 75%를 차지함.

 

-1970년 이후 전지구 평균 해수면 상승의 지배적인 원인은 인위적인 강제력임.

 

우리나라 해수면 상승

-우리나라 주변 해수면은 지속적으로 상승 중이며, 상승률은 전지구 해양 평균보다 약 2~3배 높은 것으로 보고되었으며, 지난 10년(2009~2018년) 동안의 우리나라 연안 해수면 상승 폭이 연평균 3.48로 지난 30년(1989~2018년) 동안의 연평균 2.97mm보다 0.51mm 더 높았음.

*국내 조위관측소 21개지점의 연평균 해수면높이를 1989년의 해수면높이를 기준으로 변환한 그래프

*1989년을 기준으로 점차 상승하여 연 2.8mm 비율로 상승

 

해양산성화

 

해양산성화 정의와 진행과정

-해양산성화는 해수의 수소이온농도가 증가하는 현상의 의미함. 대기 중의 이산화탄소 양이 많아지면 바다가 흡수하는 이산화탄소 양 또한 증가하게 됨. 바다로 흡수된 이산화탄소는 물과 만나면 탄산이 발생하게 되고 해양산성화가 진행됨.

 

-2009~2018년의 최근 10년간 해양은 연간 이산화탄소 배출량의 약 23%를 흡수하여 기후변화의 영향을 완화시키는 데 기여하지만 흡수된 이산화탄소가 해수와 반응하여 해양 pH를 감소시키고 해양의 산성도를 증가시킴으로써 대기 중 이산화탄소 농도 상승은 해양의 화학적 틍성을 바꾸어 놓음.(이 과정을 해양산성화라고 부릅니다)

 

해양산성화 영향

-pH 변화는 해양 탄산염의 화학적 특성을 변화시켜 홍합, 갑각류, 산호와 같은 해양 생물의 석회형성 능력을 감소시킬 수 있음. 이러한 복합적인 변화가 해양생물의 성장과 생식 능력을 약화시킴. 지난 20~30년간 외해에서 측정된 관측값에 의하면, 1980년대 후반 이래 매 10년간 0.017~0.027pH의 비율로 전지구 평균 표면 해수 pH는 확연히 감소 경향을 보임.

 

-해안 지역의 경우, 인간에 의한 해양산성화에 따른 탄산염의 화학적 특성 변화는 환경의 복잡성과 그에 미치는 영향의 다양성으로 인해 더욱 파악하기가 어려움. 이러한 변화는 해안을 중심으로 이루어지는 수산업, 수산양식, 관광, 레크레이션 등, 인간 복지에 중요한 해양서비스산업에 부정적인 영향을 미침.

 

-지구에서 배출되고 있는 이산화탄소의 약 4분의 1이 바다에서 녹아 탄산을 생성함.

 

-이산화탄소 배출량이 급격히 증가하면서 바다 pH를 약 30% 떨어뜨려 바다의 산성도가 빠른 속도로 증가하고 있음.

 

해양의 탄소순환

-해양의 탄소순환은 생지화학적 순환의 일환임.

 

-해양에서는 해수면을 통하여 대기 중 탄소가 용해되고, 해수의 증발에 따라 다시 대기중으로 배출됨. 심해에서는 용존 무기 탄소의 농도가 표층보다 약 15% 높고, 이러한 용존 무기 탄소는 긴 시간에 걸쳐 해양 심해로 저장됨. 심해와 표층 사이의 탄소순환은 심해 해류의 열염분 순환에 의해 서로 교환됨.

 

-대기 중에서 해양으로 흡수되는 탄소는 주로 탄산염 형태로 변환되어 용해됨. 탄산염으로 변환된 탄소는 식물성 플라크톤의 광합성을 통해 유기탄소로 전환되고, 식물성 플랑크톤은 동물성 플랑크톤과 해양 생물체의 먹이사슬을 통해 교환됨. 해양 생물체가 썩어서 탄산칼슘과 같은 형태로 전환되고 심해로 침전되어 탄소 퇴적물을 형성하기도 함. 

 

수소이온농도

-용액 1ℓ 속에 존재하는 수소이온의 수를 의미함. 수소이온농도를 나타내는 지표는 pH로 는 지수의 power를, H는 수소이온을 나타냄.

-pH로 산성, 중성, 염기성인 수용액을 간단한 숫자로 나타낼 수 있음.

 

해양 염분

 

염분

-염분은 해수를 담수와 구분하게 하는 성분으로 1kg의 물속에 녹아있는 염의 양(g)을 나타내며, 단위는 실용염분단위 또는 g/kg 으로 표시함. 염분은 수온과 함께 해수의 밀도를 결정하고 해양의 열염순환을 만드는 중요한 요소임.

 

-해양 표면의 염분은 강수, 담수 유입, 빙산과 빙하의 용해 등에 의해 낮아지고, 증발에 의해 높아짐. 해양의 염분의 양은 거의 보존되지만, 담수의 양이 염분을 결정함. 담수 유입의 영향이 큰 연안 해역에서는 하천수의 유입 효과가 더해짐. 강수량과 증발량은 대부분 대기의 상태에 따라 결정되고, 대기는 상태는 등온선에 의해 거의 같게 되므로 해수면의 염분 분포도 같은 위도선과 거의 평범하게 분포함. 즉 염분의 분포는 수온의 분포와 같이 위도선과 거의 평행하게 분포하고 있음. 증발량은 해상 대기의 습도에 반비례하고 풍속에 비례하여 커짐.

 

-염분이 증가하게 되면 해수의 물리적 성질들도 증가하게 됨. 여기에는 밀도, 분자 점성, 표면장력, 굴절지수, 전기전도도, 열팽창계쑤, 음속, 삼투압 등임. 반면 염분이 증가함에 따라 감소하는 해수의 물리적 성질에는 비열, 어는점 온도, 최대 밀도 온도, 증기압, 분자 열전도도등임. 

 

염분의 장기변동

-지난 1968~2018년까지 동해는 약 0.18 psu, 서해는 약 0.33psu, 남해는 약 0.28psu, 전해역은 약 0.27psu가 감소함. 이러한 저염허ㅘ 경향은 전 세계적인 증발-강수값의 감소에 따른 표층 염분 저염화 경양과 일치함.

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오늘은 해양 기후변화에 대해 알아보았습니다.

 

다음 글에서는 빙권에 대해 알아보겠습니다.