Time-series Variation of Sea Surface Salinity in the Southwestern East Sea

163 http://dx.doi.org/10.7850/jkso.2013.18.4.163

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동해 남서부 해역 표층염분의 시계열 변동

정희동*·김상우·임진욱·최용규·박종화 국립수산과학원 동해수산연구소 자원환경과

Time-series Variation of Sea Surface Salinity in the Southwestern East Sea

H^EE-D^ONG J^EONG*, S^ANG-W^OO K^IM, J^IN-W^OOK L^IM, Y^ONG-K^YU C^HOIAND J^ONG-H^WA P^ARK

1Fisheries Resources and Environment Division, East Sea Fisheries Resrarch Institute Gangwon-Do 210-861, Korea

동해 남서부에 위치한 강릉-울릉도간 해역에서 정기여객선 씨스타호에 수온, 염분 및 클로로필a 형광센서를 설치 하고 2012년 7월부터 2013년9월까지 북한한류와 동한난류역을 가로질러 매일 왕복조사를 수행하여 해수물성을 연 속관측 하였다. 본 연구에서는 염분과 클로로필a 형광 기록과 동해정선관측 및 환경측정망조사 결과, AVISO의 일 별 표면해류도 그리고 GOCI 클로로필a 영상을 이용하여 표층해역의 염분 시계열 변동을 분석하였다. 본 연구 결과, 6월 부터 10월까지 강릉-울릉도간 표층 해역에 염분범위 33.15~34.12의 고염분수역이 주로 환류의 중간해역이나 강한 북향류의 서쪽 경계역에서 나타났다. 이 수역의 서쪽에는 최저 염분범위가 30.58~33.20로 남향류를 수반하였고 동 쪽은 31.30~33.24로 북향류가 수반되었다. 서쪽의 저염분수는 남하하는 북한한류수의 표층수이며, 동쪽의 저염분수 는 북상하는 대마난류 표층수이다. 본 연구에서 확인된 북한한류수의 최저염분은 30.36이었으며, 서쪽 저염분수의 동쪽 한계는 강릉 동쪽 약 110 km지점까지, 남쪽으로는 죽변 연안까지 수심 약 5~10 m 이천에서 33.00이하로 분포 하였다. 이 저염분수는 하계에 양자강희석수의 혼합으로 저염화된 대마난류 표층수가 북상하면서 수송하는 담수의 규모에 비하여 무시할 수 없을 정도이다. 이것을 본 연구에서는 북한한류수 기원 하계 표층수라고 명명하고자 한다.

An instrumented ferry made two transects per day across two current systems which are the North Korean Cold Current and the East Korean Warm Current over the years 2012-2013 from Gangneung to Ulleungdo in the southwestern East Sea. Seawater properties of these transects were measured with high spatial and temporal resolution for an extended period of time. Here the salinity records from the transects with the oceanographic observation data from East Sea Fisheries Institute of NFRDI, AVISO daily current chart and GOCI Chlorophyll- a image in 2012 and 2013 are used to study the time-series variation of salinity at the surface. The high salinity section with the range of 33.15~34.12 occurred on the transect mainly in the middle of eddy, and western boundary of strong northward current from June to October. We can found low salinity waters in both sides of the high salinity section. It is estimated that the western low salinity waters with the range of 30.58~33.20 accompanied by southward current were derived from the NKCC and the eastern waters with the range of 31.30~33.24 accompanied by northward current were derived from the Tsushima Surface Water. The lowest salinity of NKCC is confirmed in this study as 30.36. It is found that the western waters below 33.00 extended extremely toward the east about 110 km area from Gangneung and toward the south around Jukbyon coastal area as a 5~10 m layer. We can find its volume of low saline waters transport is not neglectable compared with that of Tsushima Current region in the western part of the East Sea. In this study we named it as the North Korean Low Saline Surface Water in summer.

Key words: Ferryboat monitoring, East Sea, North Korean Cold Water, East Korean Warm Current, Tsushima Surface Water, North Korean Low Saline Surface Water

Received October 8, 2013; Revised November 13, 2013; Accepted November 15, 2013

*Corresponding author: [email protected]

164 정희동·김상우·임진욱·최용규·박종화

서 론

한반도 동부해역은 동해 전체해역의 남서부에 위치하면서 여러 수괴가 어우러지며 시공간적으로 다양한 해양현상이 일어나는 해 역이다(Ichiye, 1984). 주요 해류의 특성은 대한해협을 지나 동해 로 유입한 대마난류가 한국 동해 연안을 따라 북상하는 동한난류 와 블라디보스톡 근해에서 발달하여 북한 동안을 거쳐 남하하는 북한한류 그리고 이 두 수괴가 만나서 형성하는 해양전선 등이 시 공간적으로 변화한다(Gong and Son, 1982; Gong, 1996). 동한난 류는 한국 동부 해안을 따라 상층에서 북상하면서 하층에 존재하 는 동해고유수와 수직적으로 약층을 형성하며 북한한류수와 접촉 하여 극전선을 이루는데(Gong and Park, 1969) 그 북상한계가 북 위 40^o부근에 이른다(Hong and Cho, 1983). 또 하계에 동해 남 부해역은 남풍계열의 바람과 지형적인 영향으로 용승현상이 빈번 하게 발생하기도 하는데(Gong and Park, 1969; An, 1974; Lee, 1978; Park, 1978) 용승에 의한 냉수괴는 동해고유수가 아니라 남 하하는 북한한류수로 알려져 있다(Park, 1978; Kim and Kim, 1982). 이렇게 한반도 동부해역의 해황은 변동성이 가장 현저한 해역으로 알려져 있다(Na et al., 1991). 특히 동해 중부해역에서 해양전선이 형성되면서 연안을 따라 북한한류수가 남하하는데 (Park, 1978) 남하하는 유속이 동계보다 하계에 더욱 강하게 나타 난다(Lee and Chung, 1981). 또 북한한류수는 100 m 등심선을 따 라 남하하며(An, 1974) 축산-장기갑 연안까지 영향을 미치고(Kim and Kim, 1982) 표층에만 국한된 현상이 아니라 상당한 수심에서 도 남향류가 존재한다(Lee and Byun, 1985; Lie et al., 1989).

해안선이 단조롭고 수심이 깊은 동해 연근해의 염분에 관한 연 구는 대부분 그 대상해역이 연안해역 보다는 근해역 그리고 표층 보다 중·저층에 대한 수괴 특성에 대하여 주로 연구를 수행하였으 며(Gong and Park, 1969; Park, 1978; Park 1979; Kim and Kim, 1983; Yang et al., 1991; Moon et al., 1996; Cho et al., 1997), 표층의 염분변화에 대한 연구는 거의 없는 실정이다.

해양에서 염분의 변화는 기본적으로 증발과 강우 그리고 결빙과 해빙에 의하여 일어나지만(Defant, 1960; Dietrich et al., 1980) 한 반도 남해와 동해 염분의 연변화는 주로 국지적 강우량 및 양자 강 담수 유출의 계절적인 변화가 그 원인이며 대마난류의 하류방 향으로 갈수록 염분 연변화의 진폭이 작아지고 위상이 지연된다 (Kang and Jin, 1984; NFRDI, 2001). 즉, 양자강이 범람하는 시기 에 하구를 통하여 유출된 담수가 동중국해 북부해역으로 흘러들 어 북상하는 대마난류와 섞여 동해로 유입되면서 고온, 저염의 표 층난류수가 여름에서 가을까지 상층 해황에 영향을 미치며(Gong, 1996) 대마난류의 염분은 동계에는 34.50 이상으로 고염분이지만 하계에는 강우로 인해 염분이 낮아진 동중국해 해수와 남해연안 수의 유입증가로 염분 농도는 급격히 저하되어 33.00 이하가 되 며 때로는 30.00까지 된다(NFRDI, 2001). 북한 연해에 있어서는 하계에 육지로부터 유입되는 담수의 영향으로 연안쪽의 염분농도는 33.00 미만으로 곳에 따라서는 31.00 정도가 된다(NFRDI, 2001).

최근의 한반도 동부 연안해역의 수괴에 관한 연구에 주목해 보 면 Choi et al.(2012)는 2009년의 하계에 강원도 연안의 표층에 대 마난류 표층수가 유입된다고 하였고, Yoon et al.(2007)은 8월 동 해 연안에 존재하는 표층수는 담수와 동중국해 저염분수의 유입

으로 30.80~33.70 범위의 저염분이 넓게 분포하고 표층하부에는 저염의 북한한류계수와 고염의 대마난류계수가 혼합하여 분포한 다고 하였다. 이와 같이 하계의 동해 중부 연안해역의 표층 저염 분수에 대하여 현재까지 드물게나마 연구결과들이 제시되어 있지 만 이 연안해역의 염분 특징은 주로 육지 기원의 담수와 대마난 류 표층수로 해석되어 왔다.

본 연구에서는 먼저 강릉항과 울릉도 저동항 사이를 왕래하는 정기여객선 씨스타호에 SBE45 CTD를 장착하여 연속 관측한 표 층 염분자료와 국립수산과학원의 동해 정선해양관측 염분 및 위 성관측 자료 등을 이용하여 2012년 7월에서 2013년 9월까지 하 계 동해 중부해역에 발생한 표층 저염분의 시공간적 분포를 분석 하고, 그 다음 동해의 한반도 중동부해역에의 출현하는 저염분수 의 기원을 밝히고자 한다.

자료 및 방법

Fig. 1에 동해의 해류모식도와 연구해역을 나타내었다. 본 연구 에서는 강릉-울릉도간 표층해역의 염분시계열 변동을 파악하기 위 하여 동 해역을 왕래하는 정기여객선 (주)씨스포빌사의 씨스타호에 SBE45 CTD를 기관냉각수 인입구(해면으로부터 약 1.4 m 아래) 에 장착하여 2012년은 7월 31일~11월 25일, 2013년 3월 1일~9월 10일 기간 중 동 여객선이 운항하는 시간대에 항로상의 염분 관 측 자료를 이용하여 일별, 경도 0.1^o간격의 Hovmoller diagram을 작성하였다. 씨스타호에 장착한 센서는 매 주 1회 탈거하여 실험 실에서 증류수를 이용하여 1%로 희석한 TRITON X-100 용액에 상온에서 1시간 동안 거치한 후 30분간 약 30^oC 정도의 따뜻한 수돗물을 흘려보내어 오염을 제거하고 다시 탑재하는 방법을 연 구기간 중 반복하였다. 사용된 SBE 45의 정확도를 검토하기 위하여 강릉항 동쪽 2 km 지점에서 2013년 6월과 8월 2회에 걸쳐 같은 시기에 SBE 19로 관측된 자료와 비교한 T, S도를 Fig. 2에 제시 한 바, 씨스타호에 장착된 SBE 45 CTD는 정상적으로 작동되었 음을 확인하였다.

동해 남서해역에서 염분의 수평 및 수직 분포와 그 변동을 파 악하기 위하여 국립수산과학원 동해수산연구소에서 2012년 8월과 2013년 8월에 Seabird SBE-911 CTD로 측정한 표층염분 자료를 이용하였다. 또한, 동해 중부 연안에서 남북방향의 표층염분의 변 동 특성을 파악을 위하여 국가 해양환경측정망에서 연 4회(2, 5.

8, 11월) 관측한 자료 중 거진, 속초, 양양, 주문진, 강릉, 동해, 삼 척, 죽변 등 8개 지점의 2012년과 2013년 8월의 표층염분 자료를 이용하였다.

본 연구해역에 대한 저염분의 이동 및 확산을 추정하기 위하여 인공위성 관측 고도계에서 추산한 표층 해류자료를 이용하였다.

여기서 위성관측 표층해류는 프랑스 AVISO(Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)에서 준실시간 해수면 수위의 편차 자료를 이용하여 지형류를 계산한 것이다(http:/

/www.aviso.oceanobs.com). 이 자료는 연안에 근접한 해역에서 이 용하기에는 약간의 문제가 있지만, 그 외 해역에 대하여는 대체로 해류의 패턴을 잘 보여주며(Pascual et al., 2000), 북태평양의 캘 리포니아 해류시스템에서도 위성관측 고도계에서 계산한 표층해 류가 수심 50 m 전후의 현장관측 해류와 높은 상관을 보였다(Strub

et al., 1997). 본 연구에서 이용한 AVISO 제공의 표층해류 자료 는 NetCDF(Network Common Data Form)형식으로 그 해상도는 1/3^o×1/3^o 이다.

아울러 표층염분, 해류 및 클로로필a(Chl.-a)에 대한 분포 패턴 을 살펴보기 위하여 2013년 8월 11일에 관측한 강릉-울릉도-독도 간 정기여객선 관측 자료와 AVISO 표층해류 및 천리안위성의 해

색 센서인 Geostationalry Ocean Color Imager(GOCI)의 Chl.-a 영상을 비교, 분석하였다. 천리안 위성은 정지궤도 지구관측 위성 으로 기상 및 해양관측 센서를 탑재하고 있으며, 해색 관측 센서인 GOCI 는 8회/일 영상을 촬영하고, 촬영 영역은 2500 km×2500 km, 공간해상도는 500 m×500 m으로 총 8개의 밴드를 갖고 있다. 본 연구에서 사용된 자료는 해양과학기술원의 해양위성센터(http://

kosc.kiost.ac)에서 수신된 L1B(Level 1B) 자료를 해양자료처리시 스템-GDPS(GOCI Data Processing System) 1.2를 이용하여 Chl.-a 영상을 추출하였다.

결과 및 고찰 강릉-울릉도간해역 표층 염분 시계열

2012년 7월 31일부터 2013년 9월 10일까지 강릉~울릉도간을 왕래하는 정기여객선 항로상의 염분관측 결과를 일별, 경도별로 나타내었다(Fig. 3). 여기서 왼쪽 끝은 강릉연안(129.0^oE), 오른쪽 끝은 울릉도 북쪽 연안(130.8^oE)이며, 중간에 빈칸으로 표시된 기 간은 여객선이 운항하지 않았거나 관측 센서의 점검 등으로 결측 된 자료이다. Table 1에는 Fig. 3에서 제시된 강릉~울릉도간 해역 에서 저염분이 출현하는 기간 중 특정 일자의 염분의 범위와 경 도상의 염분불연속대 위치를 나타내었다.

2012년 7월 31일의 경우는 129.4~129.7^oE 구간에서 33.92~34.03의 비교적 고염분수가 분포하고 129.4^oE를 중심으로 서쪽의 강릉 연 안에는 33.12~34.03, 129.7^oE의 동부해역에는 32.19~33.92로 고염 Fig. 1. Schematic map of the East Sea (a; modified from Lee et. al., 2009) with study area in Ulleung Basin (b; ferry boat ship line and observation stations of NFRDI). (LC=Liman Current, NKCC=North Korean Cold Current, EKWC=East Korean Warm Current, TWC=Tsushima Warm Current, SPF=Subpolar Frong, UB=Ulleung Basin, YB=Yamato Basin, JB=Japan Basin).

Fig. 2. Comparison of measured T, S data from SBE 45 instru- mented in ferry and SBE 19 at the same season and area in Jun. and Aug. 2013.

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Fig. 3. Hovmoller diagram for the ferry-measured sea surface salinity along to the ferryboat (Seastar) line from Gangneung to Ulleungdo in the southewestern East Sea during 31 July 2012~10 September 2013. This figure illustrated the high temporal and spatial resolution.

분수가 분포한 해역 중에서 외해역이 오히려 연안보다 상대적으로 낮은 염분이 관측되었다. 8월 중에는 129.1~129.5^oE 구간에서 33.43~33.57의 고염분이 지속적으로 분포하였고, 서쪽에는 32.02

~33.57, 동쪽에는 32.03~33.50 범위의 저염분수가 나타났다. 9월 하순~10월 초순에는 129.2~129.9^oE 구간에서 33.24 내외의 고염 분을 사이에 두고 서쪽은 31.50~32.60, 동쪽에는 32.14~32.40의 저염분수가 분포하였으며, 이때에는 7월 말과 달리 강릉 연안이 외해역보다 낮은 염분 값을 보였다. 10월 하순 이후에는 고염분 해역 은 나타나지 않았으나 10월과 11월의 하순에 각각 32.75~33.23, 33.34~33.84의 범위로 동쪽에 비하여 서쪽의 염분이 약 0.5 정도 낮은 경향이 지속 되었다. 특히, 11월의 강릉 연안에 나타난 33.34 의 염분 값은 Choi et. al.(2012)이 보고한 강릉~동해간 표층의 평 균 염분 값(33.45)과 비슷하였다.

2013년 3~4월에는 34.03~34.35의 범위로 조사기간 중 가장 높은 염분 농도를 보였고, 동·서간의 염분 차이도 약 0.2~0.3 정도로 가 장 낮았다. 5월에는 33.73~34.31의 범위로 강릉 연안역에서 염분 이 다소 낮아지는 경향이 일시적으로 나타나는데 이 염분범위는 Choi et. al.(2012)이 대마난류표층수와 대마난류중층수의 혼합수 의 수질특성으로 제시한 33.38~34.20 범위보다 최저염분치가 다 소 높게 나타난다. 6월부터는 강릉~울릉도간 해역에 저염분수가 다시 나타나는데 129.6~130.3^oE 구간에서 33.50~33.73의 고염분 을 중심으로 그 서쪽에는 33.05~33.10 범위의 상대적으로 높은 농 도의 저염분역이 형성된 것에 반하여 동쪽에는 31.83~32.96의 최저 염 분 범위가 형성되었다. 7월에는 129.5~130.1^oE 구간에서 33.20~34.12의 고염분해역이 형성되면서 강릉쪽 연안역에는 32.14~33.20, 울릉분 지 해역에는 33.20~33.24의 최저 염분범위로서 연안이 외해보다 낮은 염분 농도를 보였다. 8월에는 129.5~130.2^oE 구간에서 33.10~33.48 범위의 고염역이 형성되었고 서쪽과 동쪽에서 각각 30.58~31.63,

31.30~32.69의 최저염분 범위가 나타난다. 특히, 이 시기에는 서 쪽 저염분 해역이 급격히 확대되면서 8월 26일경에 서쪽 저염분 해역의 경계가 가장 동쪽으로 확대되면서 고염분 해역이 가장 협 소하게 형성되었다. 9월에는 129.3~129.5^oE 구간에서 32.91~33.52 범위의 고염분해역이 형성되며 서쪽과 동쪽에서 각각 31.78~32.58, 31.51의 최저염분 범위가 나타났으며, 8월말과 9월 초에 강릉 연 안해역에서 일시적으로 32.00이하의 저염분이 사라졌으나 9월 7 일경부터 다시 출현하였다. 한편, 본 연구에서 강릉 연안에서 나 타난 2012년 8월의 32.50 이하의 저염분과 2013년 8월의 최저 염 분 범위인 30.58~31.63은 Choi et. al. (2012)가 대마난류표층수로 보고한 8월 강원연안의 수심 0~5 m의 평균염분 32.94에 비하여 낮았다. 그리고 연구기간 중 강릉-울릉도간 표층은 34.00 이상의 고염분기인 6월 이전과 11월 이후에도 외해측인 울릉도쪽 해역보 다 연안측인 강릉 연안해역의 염분이 각각 약 0.2와 0.5 정도 낮은 경향이 나타났다. 이것은 기존의 연구결과(An, 1974; Kim and Kim, 1982; Lee and Byun, 1985; Lie et al., 1989)에서 제시된 것과 같 이 연중 북한한류의 남하가 연안을 따라 표층에서부터 상당한 수 심까지 지속되고 있기 때문인 것으로 사료된다.

강릉-울릉도간 표층에서 서쪽과 동쪽의 저염분수 사이에 나타 나는 고염분의 불연속대의 존재 유무를 명확하게 확인하기 위하여 2012년 7월 31일, 8월 26일, 9월 26일 그리고 11월 24일, 2013년 3월 1일, 6월 25일, 7월 15일 그리고 8월 27일의 표층 염분의 시 계열 분포를 Fig. 4에 나타내었다. 2012년에는 7월 31일에 129.4~

129.7^oE 범위에 34.00 내외 그리고 8월 26일, 9월 26일에는 각각 129.1~129.4^oE와 129.3~129.8^oE의 범위에서 33.24의 고염분이 분 포하였다. 2013년 6, 7, 8월에는 각각 129.6~130.2^oE, 129.5~130.1^oE 그리고 129.9~130.1^oE의 범위에서 33.00 이상의 고염분이 분포하 였다. 그러나 2012년 10월에서 2013년 5월까지는 고염분에 의한 Table 1. Low salinity ranges in the western and eastern areas devided by high salinity area from Gangneung (129.0°E) to Ulleungdo (130.8°E) during 31 July 2012 ~ 8 September 2013 as inferred from the ferry record

Year Date Western Low Salinity ranges High Salinity Area (°E) Eastern Low Salinity ranges

2012

2013

31 Jul.

6 Aug.

16 Aug.

26 Aug.

26 Sep.

29 Sep.

7 Oct.

27 Oct.

24 Nov.

1 Mar.

30 Apr.

19 May 19 Jun.

25 Jun.

4 Jul.

15 Jul.

4 Aug.

11 Aug.

26 Aug.

27 Aug.

3 Sep.

8 Sep.

33.12~34.03 32.02~33.50 32.43~33.50 32.87~33.57 31.50~33.24 32.00~33.25 32.60~33.23

32.75~

33.34~

34.03~

34.05~

33.73~

33.05~33.50 33.10~33.73 33.20~33.50 32.14~33.20 31.54~33.35 30.58~33.20 31.55~33.10 31.63~33.15 32.58~33.52 31.78~33.42

129.4~129.7 129.1~129.5 129.1~129.5 129.1~129.4 129.3~129.8 129.6~129.9 129.2~129.4

- - - - - 130.1~130.3 129.6~130.2 129.5~130.0 129.5~130.1 129.5~130.0 129.5~130.0 130.1~130.2 129.9~130.1 129.3~129.5 129.4~129.5

32.19~33.92 32.31~33.50 32.03~33.50 32.11~33.43 32.30~33.24 32.14~33.25 32.40~33.23

~33.23

~33.84

~34.19

~34.35

~34.31 31.83~33.50 32.96~33.73 33.24~34.12 33.20~33.96 32.69~33.48 32.51~33.43 31.30~33.10 31.53~33.15 31.51~33.52 31.51~32.91

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장벽이 나타나지 않는다(Fig. 3, Table 1). 이러한 고염분 장벽은 시기에 따라 그 폭와 경도상의 위치는 다르게 나타나지만 그것을 중심으로 동쪽과 서쪽에 각각 저염분수가 분포하고 있음을 확인 할 수 있다.

Table 2는 지금까지 보고된 동해에 존재하는 리만한류수, 북한 한류수 그리고 대마난류수의 염분 특성 값을 요약한 것이다. 이들 값에 대한 조사 시기와 년도는 각각 다르지만 4계절을 모두 포함 하고 있으므로 그 분포 범위를 파악하는 데에는 무리가 없을 것 Fig. 4. Longitudinal distributions of sea surface salinity (SSS) along to the ferryboat (Seastar) line from Gangneung to Ulleungdo in the southwestern East Sea (left: a; 31 Jul., b; 26 Aug., c; 26 Sep., d; 24 Nov. 2012 and right: e; 1 Mar., f; 25 Jun., g; 15 Jul., h; 27 Aug. 2013).

Table 2. Distinctive values of salinity for water masses in the southwestern East Sea

Water mass Salinity Reference

TSW (Tsushima Surface Water)

< 33.80

< 33.80 33.00~34.00 33.39~33.86 32.39~33.71

≤ 33.00 (sometimes 30.00) 33.45~34.30

32.44~33.69

Park(1978) Yang et al.(1991) Gong(1996) Moon et al.(1996) Cho et al.(1997) NFRDI(2001) Yoon et al.(2007) Choi et al.(2012)

NKCW

(North Korea Cold Water)

33.95~34.10 34.00~34.05

< 34.00 34.06~34.20 33.98~34.18

<33.00 (somewhere 31.00) 33.90~34.10

33.63~34.29

Gong and Park(1969) Park(1978; 1979) Kim and Kim(1983) Yang et al.(1991) Cho et al.(1997) NFRDI(2001) Yoon et al.(2007) Choi et al.(2012) Liman Current Region Surface Water 32.00~33.50 Gong(1996)

NFRDI(2001) LSSW (Low Saline Surface Water) 31.87~32.08 Cho et al.(1997)

TSW + NKCW 32.96~34.01 Choi et al.(2012)

으로 생각된다. 다만, Cho et al.(1997)이 제시한 표층저염분수는 133^o40'E, 41^oN 북쪽에서 조사된 염분값으로 대마난류의 북상한계 가 40^oN(Hong and Cho, 1983)인 것을 감안하여 리만한류 수괴에 포함하여 검토하였다. 또 대마난류역의 염분이 하계에 급격히 저 하되어 때로는 30.00 까지 되고 북한 연해에서는 하계에 연안쪽 의 염분이 곳에 따라 31.00 정도(NFRDI, 2001)가 되므로 두 수괴 의 염분 최저치를 포함할 경우 이전의 연구에서 제시된 대마난류 수의 염분 값의 전체적인 범위는 30.00~34.30이며 북한한류수는 31.00~34.29가 된다. 두 수괴의 혼합수의 특성은 32.96~34.01이며 (Choi et al.,2012), 리만한류수는 31.87~33.50의 범위이다(Gong, 1996; Cho et al., 1997). 이러한 수괴별 염분 특성 값을 기준으로 하여 강릉-울릉도간 표면염분 시계열에 나타난 염분값을 대비해 보면 2012년 7월부터 11월까지 강릉 연안쪽 해역에 나타난 염분 의 범위 30.58~34.02와 울릉분지쪽 해역에 나타난 염분의 범위 32.03~33.92는 모두 대마난류수와 북한한류수에 함께 포함되는 염 분 값으로 나타난다. 그러나 Table 2에 제시한 염분 값과 비교해 보면 강릉 연안쪽 해역의 염분범위 중에서 30.58~32.43과 울릉분 지 쪽의 염분범위 중에서 32.03~32.43은 NFRDI(2001)의 두 수괴 특성 값에만 포함되었고, 다른 연구자들의 염분 범위에는 포함되지 않았다. 또 2013년 3월부터 9월까지의 두 해역의 염분 범위는 각각 30.58~34.03과 31.30~34.19로서 강릉 연안쪽 해역의 염분 범위 중에서 30.58~32.43과 울릉분지 쪽의 염분 범위 중에서 31.30~32.43이 NFRDI(2001)의 두 수괴 값에만 포함되는 결과로 나타났다. 더욱 이 강릉 연안쪽 저염분수가 대마난류수 기원이 아닌 경우에는 2013 년 8월 11일에 강릉 연안해역에 나타난 30.58~31.00 범위의 저염 분수는 Table 2에 제시된 수괴별 염분 값 중에서 어느 곳에도 포 함되지 않는다.

표층해류와 저염분분포의 관계

강릉~울릉도간 표층염분 시계열에서 고염분수를 경계로 동쪽과 서쪽에서 저염분수가 분포하는 2012년 7월 31일, 8월 26일, 9월 26일과 2013년 6월 25일, 7월 15일 그리고 8월 27일 그리고 저염 분수가 출현하지 않는 시기인 2012년 11월 24일과 2013년 3월 1 일의 동해 남서해역의 표층해류를 파악하기 위하여 AVISO NRT MSLA를 이용한 표면해류분포를 Fig. 5에 나타내었다.

2012년 7월 31일의 표면해류 분포는 강릉~울릉도간 해역에 유 속이 약 30~40 cm/s에 이르는 반시계방향의 강한 환류가 북동쪽 에서 강릉 연안쪽으로 강하게 남서진하고 남쪽에서 약 25 cm/s 내 외로 북상하는 흐름과 죽변 근해에서 만나 강릉~울릉도간 중간해 역에서는 약 40 cm/s에 이르는 강한 흐름이 북동 방향으로 진행하고 있다. 함경도 근해와 동한만 해역에도 반시계방향의 환류가 분포 하면서 북쪽에서 강원도쪽으로 표층해류가 이어지고 있는 것으로 나타난다(Fig. 5a). 같은 날의 염분 시계열자료와 비교해 보면 34.00 내외의 고염분이 나타난 129.4~129.8^oE 해역에서 환류의 중심이 위치하며 서쪽의 저염분 해역은 남서진, 동쪽의 저염분해역은 북 동진하는 환류 위치와 일치하였다(Fig. 4a). 8월 26일에는 울릉도를 중심으로 강한 시계방향 환류가 나타나며 130^oE를 중심으로 최대 약 45 cm/s 유속의 강한 북향류가, 죽변이북의 연안해역에는 약 25 cm/s 내외의 남향류가 나타난다(Fig. 5b). 같은 날의 염분 시계 열자료와 비교해 보면 33.00이상의 고염분해역이 북향류와 남향

류가 교차하는 위치와 일치하였고, 강한 북향류가 흐르는 129.6^oE 이동해역은 32.10내외의 저염분이 분포하고 남향류가 흐르는 강 릉 연안쪽은 33.00이하의 저염분이 나타난다(Fig. 4b). 9월 26일 에는 강릉-울릉도간 해역에 서로 방향이 다른 두 개의 환류가 형 성되어 연안쪽에는 약 25 cm/s 내외의 남향류가 흐르는데 반하여 울릉도 서북쪽에는 두 환류가 만나서 40 cm/s 내외의 북향류가 강 하게 흐르고 있다(Fig. 5c). 같은 날의 염분 시계열 자료를 보면 연안쪽 환류의 중심부에 해당하는 129.4~129.8×E의 범위에서 33.00 이상의 고염분수가 나타나며 서쪽의 남향류가 흐르는 해역 에는 31.30내외의 저염분이, 동쪽의 북향류가 흐르는 해역에는 32.40 내외의 저염분이 나타난다(Fig. 4c). 11월 24일에는 울릉도 동북해역을 중심으로한 시계방향의 환류가 존재하면서 강릉~울릉 도간 해역에는 대체로 북향하는 흐름이 나타나며 고성 이북해역 에 미약한 남동류가 분포하는데(Fig. 5d) 같은 날의 염분 시계열 자료를 보면 울릉도쪽 해역에서 33.80내외, 강릉연안쪽은 33.40 정도로 동서간에 큰 차이는 보이지 않으나 동쪽에 비하여 서쪽해 역이 약 0.04 정도 낮은 염분분포로 나타내었다(Fig. 4d).

2013년 3월 1일에는 울릉도 남서쪽에 중심을 둔 시계방향의 환 류가 분포하면서 강릉~울릉도간 해역에는 대체로 동북방향의 표 면류가 흐르고 있으며(Fig. 5e) 같은 날의 염분 시계열 자료는 동 서해역 공히 34.00 이상의 균질한 염분 분포를 보였다(Fig. 4e). 6 월 25일에는 울릉도 남서쪽과 북동쪽에 각각 중심을 두고 서로 접 하고 있는 형태의 시계방향 환류가 나타나면서 강릉~울릉도간 해 역에는 울릉도서쪽에서는 북향류가, 중간해역에서는 서향류로 바 뀌고 연안 가까이에서는 연안을 따라 북쪽과 남쪽으로 향하는 흐 름으로 이어지고 있다(Fig. 5f). 같은 날의 염분 시계열 자료를 보 면 서향류가 나타나는 129.6~130.2^oE 해역에서 염분이 33.70내외 로 높고 북향류가 나타나는 130.2~130.7^oE 해역과 각각 북쪽과 남 쪽으로 흐름의 방향이 나뉘어지는 연안해역에서는 33.00내외의 낮 은 염분분포를 보였다(Fig. 4f). 그런데 이 경우는 북쪽으로부터 남 향류가 없었고 저염분의 농도 또한 33.00 이상으로 비교적 높게 나타나 연안쪽에 나타난 저염분은 대마난류수의 저염분이 서쪽으 로 향하는 흐름에 편승하여 Fig. 3에서 볼 수 있는 바와 같이 약 10일간에 걸쳐 일시적으로 나타난 것으로 추정된다. 7월 15일에 는 울릉도 남서쪽과 북동쪽에 각각 중심을 두고 서로 접하고 있 는 형태의 시계방향 환류가 지속되었고 죽변 이남해역에서 북상 하는 해류가 울릉도 북북서 방향으로 이어지면서 약 35 cm/s 내외 의 북향류가 울릉도 서쪽해역에 나타난다. 한편, 연안쪽 해역에는 반시계방향의 환류가 동한만 해역에서 발생한 시계방향의 환류와 접하면서 약 30 cm/s 내외의 비교적 강한 남서향의 흐름이 강릉 연안쪽으로 향한다(Fig. 5g). 같은 날의 염분 시계열 자료와 비교 해 보면 남서류가 흐르는 129.5^oE 서쪽인 강릉 연안측에 32.10 내 외의 저염분이 나타났으며, 환류의 중심부인 129.5~130.1^oE 해역에서 33.60 내외로 높았고 130.1~130.5^oE 해역에서는 33.20내외의 염분을 보여 강릉 연안쪽이 울릉도쪽 보다 더 낮은 저염분이었다(Fig. 4g).

따라서 2013년의 경우 북한해역에서 내려오는 남향류에 의하여 강릉 연안에 저염분이 나타나기 시작한 날이 7월15일 경임을 알 수 있다. 8월 27일에는 7월 15일에 보였던 강릉 근해역의 반시계 방향의 환류와 북한의 동한만 해역에서 발생한 시계방향의 환류 가 더욱 더 강한 흐름으로 지속되면서 연안을 따라 남하하는 남

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향류가 약 35 cm/s 내외로 강하게 나타난다. 이 흐름은 동해시 근 해에서는 동쪽으로 이안하여 울릉도 서쪽에서 시계방향의 환류와 접하면서 강한 북향류로 이어지는 분포가 나타난다(Fig. 5h). 같은 날의 염분 시계열 자료를 보면 북향류가 나타났으며 33.00 이상의 고염분이 분포하는 129.9~130.1^oE 해역을 중심으로 서쪽과 동쪽에 31.60 내외의 저염분이 분포하였다(Fig. 4h).

이상의 결과에서 연구기간 중 춘계와 추계에는 한반도 동해안을 따라 남향하는 흐름이 약하여 현저한 염분변화는 나타나지 않았 다. 그러나 하계에는 2012년에 25~40 cm/s, 2013년에는 30~35 cm/s 정도로 주문진 연안에서 관측된 최대유속 70 cm/s(Lie and Byun, 1985) 보다는 다소 작으나 평균유속 47.4 cm/s(Lee and Chung, 1981)에는 비교할 만한 남향류가 지속적으로 흐르고 있음을 알 수 있었다. 더우기 남향류가 흐르는 시기에는 강릉쪽 연안에 2013년 8월 11일에 30.58의 최저 염분치가 나타났다(Table 1). 예외도 있 었다. 2013년 6월 25일의 경우 강릉연안에 평행한 25 cm/s 정도 의 북서류가 흐르는 상황에서 연안으로부터 약 25~70 km 해역에 33.00 내외로 주변보다 0.6 정도 낮은 염분분포가 나타나는데 Table 2에서 보면 대마난류표층수의 염분범위에 포함되며 같은 날의 표

면해류를 참고해 보면(Fig. 5f), 대마난류수 기원의 저염분수임을 쉽게 알 수 있다. 따라서 앞 절에서 Table 2의 염분값 범위와 비 교한 결과 북한한류수와 무관한 것으로 분류된 30.58~31.00 범위의 최저 염분 범위를 포함하여 129.5^oE 서쪽인 강릉쪽 연안해역에 나 타난 30.58~33.20의 최저 염분값 범위(Table 1)는 연안을 따라 남 하하는 표층해류를 수반하였기 때문에 대마난류수에서 기원한다고 보기가 어렵다. 그러나 130.03^oE의 동쪽에서 나타난 31.30~33.24 의 최저 염분값 범위(Table 1)는 북향류의 결과로서 대마난류수에 기인한 저염분수로 판단된다.

하계 동해 남서해역의 염분분포

동해 남서해역 표층의 하계 염분 분포를 파악하기 위하여 1925 년부터 1960년 사이에 10~25개년간 조사된 자료를 평균하여 작 성된 한국 근해 8월 평년 표층염분 분포도(NFRDI, 2001)를 Fig.

6에 2012년 8월과 2013년의 8월 정선 관측에 의한 표층염분 분포 도를 Fig. 7에 나타내었다.

1960년 이전의 조사자료로 작성된 8월 평년 표면염분분포 (NFRDI, 2001)를 보면, 33.00 등염선이 리만한류의 남단(Fig. 1) Fig. 5. Surface current distributions from AVISO in the western East Sea (upper: a; 31 Jul., b; 26 Aug., c; 26 Sep., d; 24 Nov. 2012 and lower: e; 1 Mar., f; 25 Jun., g; 15 Jul., h; 27 Aug. 2013).

에 위치한 연해주에서 한반도 연안선을 따라 분포하다가 죽변 연 안에서 남동쪽으로 휘어져 일본 연안을 따라 분포하였다. 북한한 류가 시작되는 함경북도와 연해주 연안에는 32.00~33.00 사이의 등염선이 조밀하게 분포하였고 북한의 동한만 연안에는 31.00~33.00 사이의 등염선 분포로 부터 하계에 북한한류수의 표층염분 범위 가 31.00~33.00임을 알 수 있다. Table 2의 염분 값과 비교해 보 면 NFRDI (2001)에서 제시하는 염분 범위만이 여기에 포함된다 (Fig. 6).

2012년 8월의 표층염분 분포(Fig. 7a)를 보면 33.00 등염선을 중 심으로 한 강한 염분 불연속대가 경북 영덕 축산연안에서 북동방 향으로 분포하면서 형성되어 있고 이 불연속대의 남쪽에는 한반 도 남동연안해역을 따라 북상하는 32.00 이하의 저염분수가 불연 속대의 남쪽 가장자리를 따라 울릉도 동북방 해역까지 분포하는 32.50 이하의 저염분수와 연결되는 흐름으로 나타난다. 반면에 그 불연속선의 북쪽에는 분명한 패턴은 볼 수 없지만 부분적으로 33.50 이상의 고염분이 나타나며 강릉이북의 연안역은 33.20 이하 의 염분이 분포하고 있다. 한편, 2012년 8월 26일 표면해류(Fig.

5b)를 살펴보면 33.00 등염선을 중심으로 강한 염분 불연속대가 분포하는 해역이 울릉도를 중심으로 형성된 시계방향의 환류의 서

쪽에서 약 40 cm/s 정도로 북상하는 강류대와 일치한다. 한편, 33.20 내외의 염분이 분포한 강릉 이북의 연안역은 약 15 cm/s 내 외의 비교적 약한 남서향의 흐름이 연안쪽으로 흐르고 있다. 따라 서 2012년 8월에는 대한해협을 통하여 동해로 유입된 대마난류 기원의 저염분수가 축산연안에서 울릉도 북쪽 외해역까지 널리 영 향을 미치고 있으나 강릉 연안해역에는 32.00 이하의 저염분수의 출현은 없었음을 확인할 수 있다. 이러한 염분분포 패턴은 Fig. 6의 1960년 이전의 8월 평년염분분포와 비교해 보면 33.00 등염선의 분포위치는 비슷하지만 그 등염선을 중심으로 북쪽과 남쪽의 염 분 분포가 역전되어 있다. 이는 2012년 8월의 표면해류도(Fig. 5b) 에서 보는 바와 같이 강하게 북상한 대마난류수에 비하여 북한한 류수의 남하는 상대적으로 미약하였던 것으로 추측된다. 그러나 강릉~울릉도간 표면 염분 시계열(Fig. 3)에서 나타난 것과 같이 2012년 9월 26~28일에 강릉연안에 32.00 이하의 저염분이 분포하 기 위한 조건은 8월에 장기갑 연안에 분포하던 32.00 이하의 저 염분수가 주변의 고염분수와 혼합되지 않고 그대로 강릉연안을 향 하여 북상하거나 또 다른 32.00 이하의 저염분수의 수송이 이루 어져야만 한다.

2013년 8월의 표면염분분포(Fig. 7b)를 보면 32.00 이하의 저염 Fig. 6. Distribution of Mean Salinity at surface in the adjacent seas of Korea (NFRDI, 2001).

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분역이 동해시 이북 연안과 축산이남 외해역에서 분포하고 있으 며 속초연안역에서 31.40 내외로 저염분의 core가 나타났다. 한편 32.60 이하의 염분분포 형태가 남부해역에서 울릉도 서방해역까지 북쪽방향의 혀모양으로 나타나며 강릉 연안쪽 저염분 분포와의 사 이에는 32.80 내외의 고염분이 그 둘을 갈라놓고 있는 형태를 보 인다. 한편, 장기갑 이남 근해역에도 31.00 이하의 저염분수가 폭 넓게 분포하면서 혀모양의 분포에 따라 울릉도 서쪽해역으로 저 염분 분포가 이어지고 있다. 2013년 8월 27일의 표면해류(Fig. 5h) 를 살펴보면 강릉~울릉도간 해역에 130.0^oE를 중심으로 반시계방

향의 환류가 나타나며 그 중심부는 33.00 이상의 고염분이 분포 한다(Fig. 4h). 그러나 그 가장자리는 남서류가 연안쪽으로 흐르고 있다. 한편, 남쪽에는 대한해협 서수도를 통해 동해로 유입하는 약 50 m/s 내외의 강한 북동류가 장기갑 근해역에서 남동류로 바뀌는 흐름을 볼 수 있다. 따라서 2013년 8월에 남부해역에서 울릉도 서 방해역까지 뚜렷한 해류의 패턴이 보이지는 않지만 대체로 북향 류가 주를 이루고 32.60 이하의 염분분포가 북쪽방향의 혀모양의 형태로 나타나는 해역은 대마난류수의 영향에 의한 저염분 해역 으로 보인다. 한편, 강릉이북 연안에서 나타나는 32.00 이하의 저 염분수는 NFRDI(2001)의 8월 평년염분분포와 비교해 보면 염분 농도에서 약간의 차이만 있을 뿐 분포 패턴은 동일하므로 대마난 류표층수와는 관련성이 없는 것으로 사료된다. 또, Na et. al.(1991) 이 연직수온의 EOF 분석을 통하여 제시한 북한한류수 영향역과 NFRDI(2001)의 8월 평년염분분포의 33.00 등염선의 분포가 2012 년 8월의 표면염분분포에서 33.00 이하의 저염분역과 유사한 것 으로 나타나므로 하계 표층에서의 북한한류수의 남하와 무관하지 않을 것으로 판단된다. 또, 103선 부근에서는 북한한류수역의 범 위가 외해로 확장한다 하였으나(Na et. al., 1991) 2012년 8월 표 층 염분분포에는 그러한 패턴이 나타나지 않는다. 2012년과 2013 년 8월의 강원도 연안 표층염분분포와 Choi et al.(2012)가 대마 난류표층수 영향으로 보고한 2009년 8월의 강원연안 표층수의 염 분범위 32.44~33.19와 비교해 보면 2012년 8월이 다소 높게 나타 났고 2013년 8월은 강릉이북 연안에서 1.00 이상 낮았다.

2013년 하계 강릉-울릉도간 해역 표층염분의 연직분포를 파악 하기 위하여 8월 정선관측자료 중 17-19일간 관측한 106선의 02- 06점 그리고 105선 07-10점을 이은 동서방향의 수심 50 m까지의 염분 연직분포도와 2013년 8월 18일 관측된 강릉-울릉도간 경도 별 표층 염분그래프 그리고 표층 해류분포를 Fig. 8에 나타내었다.

34.00 등염선이 약 20 m 내외의 수심에 분포하면서 그 아래 수 층의 염분은 균일하였다. 33.00 등염선은 동쪽으로는 울릉도연안 의 표면에서 염분불연속대의 중심에 자리잡고 있으며 서쪽으로는 강릉연안의 수심 약 10 m에 걸쳐 분포하면서 염분약층의 중심을 이루고 있다. 염분약층의 위에는 정점 105-08을 중심으로 32.20 이하, 106-02점과 03점에는 31.80 이하의 저염분수가 나타났다.

이 두 저염분 사이에 위치한 106-06점의 표층에는 32.60 이상의 고염분이 분포하면서 양쪽의 두 저염분을 분리하고 있다(Fig. 8a).

같은 시기인 8월 18일의 강릉-울릉도간 표면염분 그래프를 보면 129.3^oE 이서해역과 130.1~130.3^oE 해역에서 32.00 이하의 저염 분수가 나타나며 그 사이인 130.0^oE를 중심으로 33.00 이상의 고 염분이 자리잡고 있다. 130.0^oE는 정선관측 정점의 106-06점과 105-07점 사이에 위치한다(Fig. 8b). 8월 18일의 해류 분포를 보 면 강릉~울릉도간 해역에 반시계방향의 환류가 동쪽으로는 울릉 도 동북쪽에 분포하는 시계방향의 환류와 접하면서 연안역에는 남 향류가 흐르고 강릉-울릉도간 해역은 동향류가 울릉도 서쪽해역 에서 북동류로 이어지는 해류패턴을 보이고 있다. 한편 강릉-울릉 도간 해역의 남쪽에서는 대한해협을 통과하여 동해로 흐르는 해 류에 이어지는 북향류가 나타난다(Fig. 8c). 따라서 강릉연안쪽의 저염분수는 남쪽으로부터 수송된 것이 아니라 북쪽에서 남하한 것으로 판단된다. 또, 106선(2013. 8. 17. 09:00-16:10)과 105선(2013. 8.

19. 19:44-20. 00:23)의 관측일자가 정점간 최대 56시간 시차가 있 Fig. 7. Horizontal salinity distributions at the sea surface by the serial

oceanographic observation from NFRDI in the southwestern East Sea (upper: a; Aug. 2012, lower: b; Aug. 2013).

고 정선관측과 여객선 항로의 관측 경로가 일치하지 않아서 표면 염분 값이 경도별 위치에 따라 다소 차이가 날 수 있음을 고려하 더라도 강릉주변 연안해역에 분포하는 저염분수는 수직적으로는 수심 10 m까지, 수평적으로는 경도 약 1^o(수평거리 약 110 km)까 지 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.

2013년 하계 속초~죽변간 연안해역 표층의 염분 연직분포를 파 악하기 위하여 8월 정선관측자료 중 107-104정선의 각 03점의 수

심 50 m까지의 염분단면 그리고 국가해양환경측정망 사업으로 수 행된 연근해환경측정망 8개 지점(거진, 속초, 양양, 주문진, 강릉, 동해, 삼척, 죽변)에서 2012년과 2013년의 8월에 관측된 표층 염 분그래프를 Fig. 9에 나타내었다.

연안해역 표층의 염분 연직분포를 보면 수심 약 20 m까지 염분 약층이 조밀하게 형성되어 있으며 속초-동해시 사이의 연안 표면 에서 약 7 m 수심에 32.00 이하의 저염분수가 분포하고 있다. 죽 Fig. 8. Vertical section of salinity along 106 line (from st. 02 to st. 06) and 105 line (from st. 07 to st. 10) observed during 17-19 Aug.

2013 (upper; a) with longitudinal distribution of sea surface salinity (SSS) along to the ferryboat (Seastar) line from Gangneung to Ulleungdo on 18 Aug. 2013 (lower left; b). and surface current distribution derived from AVISO in the western East Sea on 18 Aug. 2013 (lower right; c).

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변의 표면에서는 32.80 내외로 다소 높게 나타난다. 한편, 속초-주 문진 해역의 수심 15-30 m 사이와 동해시-죽변간 해역의 수심 30- 50 m에는 34.20 이상의 염분 극대층이 나타난다(Fig. 9a).

동서단면과 남북단면의 수심 50 m까지의 염분 분포를 Table 2의 수괴별 염분 값 범위와 비교해 보면, 동서단면과 남북단면 모두 대마난류수의 특성 범위에 포함된다. 그러나 앞서 제시한 추론에 따라 129.5^oE 서쪽 해역에 나타난 저염분수가 북한한류수 기원이 라면 동서단면의 106-06점의 서쪽과 남북단면 104-04점의 표면까 지 분포하는 32.60 이하의 염분분포역은 북한한류수 혹은 북한한 류수와 대마난류표층수의 혼합역이 될 것이며 이러한 염분범위는 NFRDI(2001)의 북한한류수와 Cho et al.(1997)의 표층 저염분수 의 염분 범위에만 일부 포함된다.

연근해환경측정망 8개 지점의 표면염분 그래프를 보면 지점별로 해에따라 8월 연안 표층 염분값이 다소 차이를 보이고 있으나 거 진과 속초연안은 두 해 모두 거의 비슷한 염분치가 나타난다. 두 해 공히 8개 지점 중 가장 북쪽에 위치한 거진 연안에서 30.36의

최저 염분이 그리고 가장 남쪽에 위치한 죽변 연안에서 32.78의 최고 염분이 나타나면서 북쪽에서 남쪽으로 갈수록 점차 염분 값 이 높아지는 경향을 보였다(Fig. 9b). 따라서 정선관측에 의한 연 안 표층염분 분포와 측정망에 의한 속초이남 7개 지점의 표면 염 분분포가 같은 패턴으로 남쪽으로 갈수록 높아지고 있다. 이러한 경향은 NFRDI(2001)가 제시한 Fig. 6의 표층 염분분포 양상과 일 치하며 정선관측 해역의 북쪽에 위치하는 거진 연안의 염분이 2012 년과 2013년 8월에 30.40 내외로 가장 낮게 나타난 사실은 이 저 염분수의 기원이 북한난류수일 가능성을 뒷받침 한다.

하계 저염분수의 기원

동해 남서해역에서 하계에 북한한류수 기원의 저염분수가 남하 하는 증거를 좀더 명확하게 제시하기 위하여 천리안 위성의 GOCI 해색영상이 비교적 잘 나타나는 2013년 8월 11일의 Chl.-a 영상과 같은 날의 AVISO 표면해류도 그리고 여객선 장착 센서로 관측한 강릉-울릉도-독도간 해역의 수온, 염분 그리고 Chl.-a의 경도별 그 래프를 Fig. 10에 나타내었다. 먼저 GOCI영상의 Chl.-a 분포를 보 면 연구해역에서 전체적으로 농도가 낮은 가운데 포항-축산간 연 안에서 북동방향으로 20~50 km 정도의 폭을 가지는 긴 띠모양의 높은 Chl.-a 농도 해역이 나타났다. 이 띠는 울릉도 북방 약 39^oN 부근해역에서 반시계방향으로 휘어지는 모양을 보이는데 일부는 시계방향으로 휘어져 울릉도~독도간 해역으로 다시 남향하는 모 양을 볼 수 있다. 한편, 북한의 동한만 연안에서도 고농도의 Chl.-a 분포역이 나타나며 한반도 동쪽 연안을 따라 주변보다 높은 농도 대가 약 30 km 내외의 폭으로 분포하였으며 죽변부근 연안에서 이안하여 동쪽으로 뻗어나가는 모양을 보였다(Fig. 10a). 이것은 Na et al.(1991)이 제시한 북한한류수의 분포가 연안에 국한되어 있고 남하하면서 그 영향권이 감소하여 정선 103 부근에서 외해 로 확장한다는 결과와 일치한다. 강릉~울릉도~독도간 표층해역에 서 Chl.-a 농도의 경도별 분포를 보면 강릉연안쪽인 129.5^oE 이서 해역과 울릉도~독도간 해역인 131.5^oE 부근에서 주변보다 다소 높 은 농도가 나타나며 130.2~130.5^oE 사이 해역에서는 매우 높은 Chl.-a 농도가 나타났다. 같은 날의 표층해류 분포를 살펴보면 강 릉-울릉도간 해역에 반시계방향, 울릉도를 중심으로 북동-남서방 향을 축으로하는 타원형의 시계방향 그리고 독도 주변해역에 또 다시 반시계방향의 환류가 형성되어 있다. 이에 따라 북한의 동한 만에서부터 연안을 따라 약 25 m/s 내외의 남향류가 흐르고 있으 며 죽변 연안에서 동쪽으로 이안하여 북동방향으로 약 35 m/s 내 외의 강한 흐름이 울릉도 북부해역까지 이어진다. 독도 서쪽해역 에는 약 50 m/s 내외의 강한 남향류도 나타났다(Fig. 10b). 한편, 염분의 경도별 분포를 보면 강릉 연안쪽인 129.5^oE 이서해역에서 31.00 이하, 130.0~130.7^oE 해역에서는 32.50 내외 그리고 울릉도 -독도간 해역인 131.1~131.6^oE 해역에서는 33.00 내외의 비교적 높은 농도의 저염분이 나타나며 129.5~130.0^oE 해역과 131.6^oE 이동 해역에서는 33.10 이상의 고염분이 분포하였다(Fig. 10c).

따라서 130.0^oE 이동에서 나타나는 상대적으로 높은 염분농도를 갖는 저염분수는 동한난류에 편승하여 북상하는 양자강희석수 기 원의 저염분수이며, 강릉 연안에서 나타나는 31.00 내외의 염분을 갖는 하계 표층수는 북한한류수 기원으로 판단된다.

현재로서 하계에 북한한류수 기원의 표층 저염분수가 남하한다는 Fig. 9. Vertical section of salinity along the station 03 from 107 to

104 lines in Aug. 2013 (upper; a) with surface salinity graph at 8 sta- tions (Geojin, Sokcho, Yangyang, Jumunjin, Gangneung, Donghae, Sam- cheok and Jukbyeon) along the eastern coast of Korea observed from KOEM in Aug. 2012 and 2013 (lower; b).

논리를 뒷받침해주는 자료는 NFRDI(2001)가 제시한 1960년대 이 전 8월 표층염분 분포도가 유일하다. 당시의 죽변 이북 연안을 관 측한 현황을 Table 3에 정리하였다. 조사 정선을 살펴보면 함북선 (A: 청진등대기점), 함남선(B: 마양도등대 기점), 강원선(C: 주문 진등대 기점)와 죽변선(D: 죽변등대 기점)으로 설정되었고 정점에 따라 최소 10년간, 최대 25년간 정규관측이 수행되었음을 확인할 수 있다. 따라서 공간적인 해상도가 크지는 않지만 10년치 이상의 평균자료를 이용하여 8월의 표면염분분포도(NFRDI, 2001)를 작 성하기에는 부족함이 없었을 것으로 판단된다. 한편, 2013년 8월 11일 한반도 동쪽 연안을 따라 남향류가 존재하며 주변보다 높은 Chl.-a 농도대가 연안에서 약 30 km 동쪽까지 형성되어 있고 이때

염분의 최저농도가 30.58이었다(Fig. 10c). 또 연근해환경측정망에 서 2013년 8월 13일에 관측된 거진 연안의 표층염분 30.36으로 낮았던 것은 육수 유입의 영향으로 볼 수 있으며(Fig. 9b), 이러 한 결과들은 북한 연안에서 하계에 육지로부터 유입되는 담수의 영향으로 연안쪽의 염분농도는 33.00 미만으로 곳에 따라서는 31.00 정도가 된다는 NFRDI(2001)의 결과와 일치한다. 따라서 본 연구기간 중 동쪽으로는 최대 강릉 동쪽 약 110 km 외해역까 지, 남쪽으로는 죽변 연안까지 남하하여 수심 약 5~10 m까지 염 분 33.00이하로 분포하는 저염분수는 북한한류수 기원의 표층수 임이 분명하며, 이것을 북한한류수 기원의 하계 표층수라 명명하 고자 한다.

Fig. 10. Chlorophyll-a image derived from GOCI on 11 Aug. 2013 (upper left; a) with surface current distribution derived from AVISO in the western East Sea on 11 Aug. 2013 (upper right; b) and longitudinal distribution of sea surface temperature (red colored line), salinity (blue colored line) and chlorophyll-a (green colored line) along to the ferryboat (Seastar) line from Gangneung to Dokdo Island on 11 Aug.

2013 (lower; c).

176 정희동·김상우·임진욱·최용규·박종화

결 론

본 연구에서는 강릉-울릉도 사이를 왕래하는 정기여객선 씨스 타호에 SBE45 CTD와 Chl-a 센서를 설치하여 연속 관측한 자료, 국립수산과학원의 동해 정선해양관측 및 환경측정망조사에서 조 사한 자료, 그리고 위성관측 AVISO 및 GOCI 자료를 이용하여 2012년 7월에서 2013년 9월까지 하계 동해 중부해역에 발생한 표 층 저염분의 시공간적인 변동을 파악하고, 특히 강릉 연안해역에 서 발생한 저염분의 기원을 구명하였다.

본 연구기간 중 춘계와 추계에는 동해안을 따라 남향하는 흐름 이 약하여 현저한 염분변화는 나타나지 않았으나, 하계에는 동해 연안해역을 따라서 2012년에 25~40 cm/s, 2013년에는 30~35 cm/

s 정도로 남향류가 지속적으로 흐르고 있었다. 예외적인 경우도 있지만, 하계에 동해 중간수역의 고염분 해역을 경계로 강릉쪽 연안해역의 저염분(30.58~33.20)의 분포 범위는 남향류를 수반한 북한한류수로 판단되며, 130.03^oE의 동쪽에서 나타난 저염분 (31.30~33.24) 분포는 북향류를 수반한 대마난류수에 기인한 것 으로 나타났다. 특히, 북한한류수 기원의 저염분수는 고염분수 해 역이 가장 좁은 시기에 강릉 연안에서 동쪽으로 약 110 km 부근 에 수심 약 5 m 이천에서 33.00 이하로 나타났고, 남쪽으로는 죽 변 연안까지 넓게 분포하였다. 연안에 분포한 이 저염분수는 동 해 정선해양관측에 의한 연안 표층염분 분포와 해양환경측정망 조사에 의한 속초 이남의 표층염분 분포가 같은 패턴으로 남쪽으 로 갈수록 높아지고 있으며, 동해 중부의 북쪽에 위치한 거진 연 안의 염분이 2012년과 2013년 8월에 30.40 내외로 가장 낮게 나 타난 사실은 이 저염분수의 기원이 북한난류수일 가능성을 뒷받 침한다. 또, 강릉 연안에 나타난 저염분수의 기원은 현존하는 자 료로는 북한 연안인지 그 보다 더 북쪽에 기원을 두는지 확실히 구명하기는 어렵다. 그러나 하계에 양자강희석수의 혼합으로 저 염화된 대마난류 표층수가 북상하면서 수송하는 담수의 규모에 비하여 무시할 수 없을 정도로 동해의 남서해역 즉, 한반도 중동 부 연안의 표층해역에 북쪽 기원의 담수 공급을 담당하고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 이 저염분수의 특성을 좀 더 명확하게 구 명하기 위하여 물리 및 생지화학적 조사연구가 필요할 것으로 생 각된다.

사 사

이 연구는 국립수산과학원 동해수산연구소의 “동해 어업자원과 환경생태조사(RP-2013-ME-065)” 과제의 일부로 수행되었으며, 씨 스포빌(주)의 협조가 있었기에 본 연구가 가능하였습니다. 정기여 객선 씨스타호 승무원들의 적극적인 도움에 깊이 감사드리며(주) 오트로닉스의 기술지원에도 심심한 사의를 표합니다. 본 논문을 세밀하게 심사해 주신 두 심사위원께도 감사드립니다.

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Oceanographic Features Around Aquaculture Areas of the East- Table 3. The operation of the serial oceanographic observation in the northen coastal area from Jukbyon before 1960 (NFRDI, 2001)

Line Reference point

Azimuth St. No. Duration of observation Lat. (°N) Lon. (°E)

Line A 41°46' 129°51' E/S 1~10 st. 1~7: 1929~1944 st. 8~10: 1935~1944

Line B

40°00' 128°13' SE 1~10 st. 1~7: 1929~1944 st. 8~14: 1935~1944

st. 1~7: 1929~1944 st. 8~14: 1935~1944

38°41' 128°21' W½S 11~14

Line C

37°54' 128°50' E 1~7 s t . 1 ~ 7 : 1 9 2 5 ~1 9 4 4 , 1 9 5 2 ~1 9 6 0 st. 8~10: 1935~1944, 1 9 5 2~1 9 6 0 s t . 1 ~7 : 1 9 2 5 ~1 9 4 4 , 1 9 5 2 ~ 1 9 6 0

st. 8~10: 1935~1944, 1 9 5 2~1 9 6 0 38°00' 129°00' SE 8~10

Line D 37°04' 129°26' E/N 1~6 1933~1941, 1 9 5 2 ~1 9 6 0