Spatial Variability of Surface fCO<sub>2</sub> in the Western North Pacific during Summer 2007

(1)

Article

2007

년 여름 북서태평양 이산화탄소 분압의 공간 변동성

최상화^1*·김동선²·김경희²·민홍식²

1한국해양연구원 해양자료팀

2한국해양연구원 기후·연안재해연구부 (425-600) 경기도 안산시 안산우체국 사서함 29

Spatial Variability of Surface

^f

CO

²

in the Western North Pacific during Summer 2007

Sang-Hwa Choi

^1*

, Dongseon Kim

²

, Kyung-Hee Kim

²

, and Hong-Sik Min

²

1

Ocean Data Management Team, KORDI

2

Climate Change & Coastal Disaster Research Department, KORDI Ansan P.O. Box 29, Seoul 425-600, Korea

Abstract : In order to study spatial variabilities and major controlling factors, we measured fugacity of CO

2

(

f

CO

2

), temperature, salinity and nutrients in surface waters of the North Pacific (7

^o

30'~33

^o

15'N, 123

^o

56'E~164

^o

24'W) between September~October 2007. The North Pacific and the marginal sea were distinguished by

f

CO

2

distribution as well as unique characteristics of temperature and salinity. There was a distinct diurnal SST variation in the tropical North Pacific area, and surface

f

CO

2

coincidently showed diurnal variation. In the North Pacific area, surface

f

CO

2

was mainly controlled by temperature, while in the marginal sea area it was primarily dependent on alkalinity and dissolved inorganic carbon concentrations.

Air-sea CO

2

flux showed a large spatial variation, with a range of -6.10~5.06 mmol m

^-2

day

^-1

. The center of subtropical gyre of North Pacific acted as a source of CO

2

(3.09

^±

0.95 mmol m

^-2

day

^-1

). Tropical western North Pacific (i.e. the 'warm pool' area and the subtropical western North Pacific) acted as weak sources of CO

2

(1.07

^±

1.20 mmol m

^-2

day

^-1

and 0.50

^±

0.53 mmol m

^-2

day

^-1

, respectively). In the marginal sea, however, the flux was estimated to be -0.68

^±

1.17 mmol m

^-2

day

^-1

, indicating that this area acted as a sink for CO

2

.

Key words : surface

f

CO

2

, air-sea CO

2

flux, western North Pacific

1. 서 론

석탄연료의사용과시멘트 수요의증가 등인간활동에 의해많은양의이산화탄소가대기중으로추가로방출되 고있으며

,

^그^방출량은^꾸준히 ^증가하고^있다

.

^인간활동

에 의한 탄소의 추가 방출량은

IPCC(2007)

^에 ^의하면

1980

^년대에는

5.4 Pg C yr

^-1

, 1990

^년대에는

6.4

^±

0.4 Pg C yr

^-1

,

^그리고

2000~2005

^년에는 ^약

7.2

^±

0.3 Pg C yr

^-1^였다

.

2000~2005

^년에^대기로^추가^방출된^{이산화탄소}^중^약

4.1

±

0.1 Pg C yr

^-1^이^대기중^{이산화탄소}^농도를^{증가시켰으}

며

,

^추가^방출량의^약

30%

^에^해당하는

2.2

^±

0.5 Pg C yr

^-1

이해양으로흡수되었다

.

^해양

-

^대기^경계면을^통해^흡수된

이산화탄소는 해양 내부에서 물분자와 결합하여 탄산

(carbonic acid, H

2

CO

3

)

^을 ^형성하고

,

^탄산이 ^{중탄산이온}

(bicarbonate ion, HCO

3-

)

^과^탄산이온

(carbonate ion, CO

32-

)

으로해리되는과정을통해여러종의탄산종이존재하게 된다

.

^이와^같은^해수^내^탄산과정

(carbonic process)

^에^의

해 해양은 다량의탄소를 흡수할 수 있는큰 완충능력

(buffer capacity)

^을^갖게^된다

(Broecker

^{et al}

. 1979).

^탄산

*Corresponding author. E-mail : [email protected]

(2)

과정에의한완충작용에의해대기중이산화탄소농도가

100%

^증가하는^경우

,

^이와^평형을^이룬^해수의 ^용존무기

탄소증가는

8%

^에^그친다

(Feely

^{et al}

. 2001).

^이는^반대

로해양의용존무기탄소등해양 내탄산인자에대한 작 은불확실성이해양

-

^대기^{이산화탄소}^교환량^산정에^활용

되는해양이산화탄소분압의큰불확실성으로확대될수 있음을 의미한다

.

북태평양에서이산화탄소분포연구는

1960

^년대^후반

부터시작되었으며

(Keeling 1968),

^{북서태평양}^해역에 ^대

한연구는

1980

^년대^이후^일본^{과학자들에}^의해^활발히

수행되었다

.

^이들^{연구결과에}^따르면^저위도^열대^해역은

수온과염분의계절변화가작으며

,

^{이산화탄소의}^약한^공

급원으로작용하는것으로알려졌다

(Fushimi 1987; Inoue

et al

. 1995; Ishii

^{et al}

. 2001).

^이에^반해^쿠로시오^해역을

포함한중위도해역은계절변화가커겨울에는이산화탄 소의소모원으로작용하는반면

,

^여름에는^대체로^이산화

탄소의공급원으로 작용한다고보고되었다

(Inoue

^{et al}

. 1995; Ishii

^{et al}

. 2001).

^한편

, 2002

^년

9

^월^{북서태평양}^저

위도열대해역에서 남해안에이르는관측을통해이산화 탄소분압이 북서태평양 저위도열대해역에서는주로 수 온에의해

,

^중위도^{해역에서는}^주로^{용존무기탄소에}^의해

결정됨이밝혀졌으며관측시기동안해양

-

^대기^이산화탄

소교환량은약

0.15 mmol m

^-2

day

^-1^로^해양이^약한^이산

화탄소 공급원으로 작용하는 것으로 보고되었다

(

^최 ^등

2006).

^그러나

, 2002

^년^{관측에서는}^이전^{연구자들이}^이산

화탄소의공급원으로작용한다고보고한저위도열대해역

(Fushimi 1987; Inoue

^{et al}

. 1995; Ishii

^{et al}

. 2001;

Takahashi

^{et al}

. 2002)

^이^{이산화탄소의}^{소모원으로} ^나타

났으며

,

^해수의^{용존무기탄소에}^대한^직접적인^관측이^이

루어지지않았다

.

본연구는북태평양저위도열대해역과 중위도해역에 서표층해수중이산화탄소분포의공간적특성과분포를 결정하는주요조절요인을파악하였으며

,

^본^연구와^유사

한해역에서같은계절

(9~10

^월

)

^에^수행된

2002

^년^관측^결

과와비교를 통해 북태평양이산화탄소교환량의변동성 을조사하였다

.

2. 재료 및 방법

2007

^년

9

^월

3

^일부터

10

^월

17

^일까지

R/V

^{온누리호를}^이

용해북위

7

^도

30

^분에서

33

^도

15

^분

,

^서경

163

^도

24

^분에서

동경

124

^도까지^{표층해수의}^{이산화탄소}^농도와^수온

,

^염

분을연속관측하였다

(Fig. 1).

^관측은^{하와이에서}^축까지

이동하는

1

^항차

,

^축에서^괌^{인근해역까지}^조사^후^다시^축

으로돌아오는

2

^항차와^축에서 ^필리핀^루손 ^해역^부근을

지나동중국해를 통해장목까지돌아오는

3

^항차로^각각

구분되었다

.

^총

3

^항차의^전^기간^동안^수심^약

3 m

^부근의

해수

(

^이후^표층해수

)

^를^펌프를^이용해^실험실로^공급하였

으며

,

^공급된^표층해수^중^일부를^{알칼리도와}^영양염^분석

을위해약세시간간격으로채수하였다

.

^실험실로^공급

된 표층해수의수온과 염분은수온염분측정기

(Sea-Bird Electronics, Inc., SBE-45)

^를^이용해^약

1

^분^간격으로^측

정되었다

.

^펌프를^이용해^실험실로^공급되는^동안^발생하

는해수의수온변화를보정해주기위해

,

^관측된^수온염

분측정기의수온과관측정점에서관측된

CTD

^의^표층^수

온을

43

^개^정점에서^{비교했으며}

,

^그^결과^{수온염분측정기}

의수온이

CTD

^로^관측한^수온보다

0.2

^o

C

^높게^나타났다

.

따라서수온염분측정기로관측된수온에서

0.2

^o

C

^를^뺀^수

온으로표층수온을보정하였으며

,

^해수의^{이산화탄소}^분

압도측정값에서

0.2

^o

C

^수온^상승에 ^의한 ^{이산화탄소}^분

압상승을제거하는 보정을하였다

.

표층해수의이산화탄소분압은해수가나선형으로분사 되는 형태의 평형기

(spiral spray-type Equilibrator, Ho

^et

al

. 1997)

^를^사용해^{측정하였으며}

,

^해수의^{이산화탄소}^농

도가반영된평형기 내상층공기

(headspace)

^시료의 ^이산

화탄소분압을매

1

^분^간격으로^{기록하였다}

.

^{이산화탄소}

연속측정시스템은

Wanninkhof and Tonning(1993)

^이^제

안한시스템과유사하게구성되었으며

,

^시료의^이산화탄

소분압은

Li-COR

^사의

6262 CO

2

/H

2

O

^분석기를^이용해

측정했다

.

^습시료^{측정결과는}^{분석기에서}^동시에^측정된

수증기압과압력을이용해

1

^기압의^건시료^중^{이산화탄소}

분압으로계산되었다

.

^{관측자료는}^분석을^위해^기체의^비

이상성을고려한실제기체의부분압인푸게시티

(fugacity)

로 전환하였다

.

^측정된 ^자료는

250.0 ppm

^과

351.7 ppm,

그리고

420.8 ppm

^의^{표준가스를} ^이용해^보정했다

.

Fig. 1. Observation line of surface fCO2 in Septem- ber~October 2007. Abbreviations are used for the North Pacific (NP) regions (NP-1, east of ‘warm pool’; NP-2, ‘warm pool’ area; and NP-3, north of

‘warm pool’) and Marginal Seas (MS) regions (MS-1, Kuroshio area; MS-3, low salinity and temperature area; MS-2, southern mixed region;

and MS-4, northern mixed region).

(3)

표층해수중알칼리도는

25

^o

C

^로^유지되는^밀폐형^적정

용기의시료를약

0.25 N

^염산으로^적정하는^변형된

Gran

적정법을이용해측정하였으며

(DOE 1994),

^측정된^알칼리

도는 표준시료

(Scripps Institution of Oceanography, CO

2

CRM)

^를^이용해^{보정하였다}

.

^{동일시료의}

pH

^측정을^위해

pH meter(Thermo Scientific, Orion 525Aplus; Orion ROSS combination pH electrode, 8103BN)

^를^이용해^시료의^기

전력을측정하였으며

,

^시료를^분석할^때^함께^측정한

pH

^표

준용액

(Thermo Scientific, pH 4.01, 7.00 and 10.01 buffer solution)

^의^기전력^값을^이용해

pH

^로^{환산하였다}

.

^표층해수

중영양염

(

^아질산염

+

^질산염과^인산염

,

^규산염

)

^은

LaChat

^사

의

QuickChem AE

^를^이용해^{측정하였다}

.

^영양염^측정을

위한시료채취와분석

,

^표준화^방법은

‘JGOFS protocol’

(Knap

^{et al}

. 1996)

^을^따랐으며

,

^{표준시료를}^사용해^영양염

분석값을 보정하였다

(Wako Pure Chemical Industries, CSK Standard Solutions).

3. 결과 및 토의

표층해수의수온

,

^염분^및^{이산화탄소} ^분포

선박의 항적을따라 관측된표층해수의 이산화탄소분

압과수온

,

^염분을^관측일에^따라^그림으로^나타냈다

(Fig.

2).

^수온과^염분은^{전체적으로}^각각

23.1~30.7

^o

C

^및

31.8~

35 psu

^{범위였으며}

,

^표층 ^{이산화탄소}^분압은

341.0~402.0

μ

atm

^였다

. Fig. 3

^에^관측된^{표층해수의}^수온

-

^염분도를^나

타내었는데

,

^{표층해수는}^수온

-

^염분^특징과^지리적^특징^등

에따라

3

^개의^북태평양^해역

(NP-1, NP-2, NP-3)

^과

4

^개의

대륙주변부해역

(MS-1, MS-2, MS-3, MS-4)

^으로^구분되

었다

. NP-2

^해역은

‘warm pool’

^로^불리는^{북서태평양}^저

위도해역으로수온이

28.5~30.7

^o

C

^로^가장^높았으며

,

^염

분은

33.5~34.5 psu

^였다

. NP-1

^해역은^{하와이에서}

NP-2

해역에이르는해역으로수온이

27.5~29

^o

C,

^염분이

34.5 psu

^이상으로

NP-2

^해역에^비해^{상대적으로}^{저온고염수가}

분포했다

. NP-3

^은

NP-2

^이북의^{북서태평양}^중위도^해역

Fig. 2. Time-series of surface fCO2( ), SST( ) and SSS( ) in September~October 2007 (GMT). The abbreviations for regions are same in Fig. 1.

Fig. 3. Temperature-Salinity diagram of surface seawater in September~October 2007. The abbreviations for regions are same in Fig. 1.

(4)

으로 수온은

27.5~29.2

^o

C

^이고

,

^염분은

33.5~34.6 psu

^로

NP-2

^해역과^염분은^유사한^변화^폭을^{나타내었으나}^수온

은약

2

^o

C

^낮았다

.

^{오키나와를}^{가로지르는}

MS-1

^해역은

쿠로시오해류가지나는해역으로수온

25.2~27.5

^o

C,

^염

분

33.5~34.5 psu

^로^{대륙주변부}^해역^중^가장^고염의^특성

을보였으며

,

^{동중국해에}^위치한

MS-3

^해역은^수온

23.2~

26

^o

C,

^염분

31.8~33.2 psu

^로^표층해수^중^가장^{저온저염의}

특성을보였다

. MS-2

^해역과

MS-4

^해역의^수온과^염분은

각각

25~26.5

^o

C, 33~34.3 psu

^로

MS-1

^해역과

MS-3

^해역

의수온염분혼합 선상에 위치했다

.

표층해수의이산화탄소분압은북태평양저위도

(NP-1

과

NP-2)

^해역에서

360.1~400.3

^μ

atm

^로^{상대적으로}^높았

으며

, NP-3

^와

MS

^{해역에서는} ^이보다^낮은

339.5~393.6

μ

atm

^였다

(Fig. 2).

^북태평양^저위도^해역^중에서

NP-1

^해

역의표층이산화탄소 분압이가장 높았으며

, NP-2

^해역

의 이산화탄소 분압은

NP-1

^해역의 ^최고값과 ^유사한

398.4

^μ

atm

^인^곳이^{국지적으로}^보였으나^{전반적으로}

NP-

1

^해역에^비해^약

10

^μ

atm

^가량 ^낮았다

. NP-2

^해역에서

10

^월

1~2

^일^표층^{이산화탄소} ^분압과^수온

,

^염분이^낮은

것은관측해역부근인북위

17

^도에서^발생했던

15

^호^태풍

크로사

(KROSA)

^의^영향으로^단기간에^수온과^염분이^각각

1

^o

C, 0.5 psu

^{감소하면서}^{이산화탄소}^분압은^약

15

^μ

atm

^이

상감소했기때문인것으로판단된다

.

^저위도^{열대해역의}

표층이산화탄소 분압은뚜렷한일변동의특징을나타냈 으며

,

^이는^{표층수온의}^{일변동에서}^기인한^것으로^판단된

다

(Fig. 2).

^비가^거의 ^내리지^않았고

,

^운량이

2~3

^으로^연

일쾌청한날씨를보였던

NP-1

^해역에서^{표층수온의}^일변

동은약

0.8

^o

C

^폭으로^{규칙적이었다}

. NP-2

^{해역에서도}^표

층수온의일변동이뚜렷이나타났지만

, NP-1

^해역에^비해

수온변동폭의변화가 컸다

.

^이^등

(2002)

^은^본^{관측해역과}

유사한 태평양저위도해역에서태양복사열에 의한표층 수온의뚜렷한일변화를관측하였으며

,

^해양기상^상태에

따라수온변화폭은

0.4~1.3

^o

C

^의^변동을^{보인것으로}^보고

하였다

.

^이^등

(2002)

^이^보고한^{수온변화폭과}^본^관측의^수

온변화폭은잘일치한다

.

^{이산화탄소}^분압은^해수^중^총무

기탄소와알칼리도의변화가없는상태에서수온이

1

^o

C

^증

가할때약

4.23%

^증가하는^것으로^알려져^있다

(Takahashi

et al

. 1993).

^즉

NP-1

^해역과

NP-2

^해역에서^관측된^평균

이산화탄소분압인

380

^μ

atm

^을^기준으로^할^때

,

^표층해수

의이산화탄소분압은수온이

1

^o

C

^증가하면^약

16.1

^μ

atm

증가한다

. NP-1

^해역에서^관측된^{이산화탄소}^분압의^일변

동은약

4~17

^μ

atm

^으로^평균

9.5

^±

5.7

^μ

atm

^였으며

,

^이는

수온

0.6

^±

0.4

^o

C

^변화에^의해^나타날^수^있는^{이산화탄소}

분압변화에해당한다

.

^{이산화탄소}^분압의^일변동에^표층

수온의일변동

(

^약

0.8

^o

C)

^이^모두^반영되어^나타나지^않은

것은수온변화외에용존무기탄소등다른요인들의변화

에따른영향이이산화탄소분압에반영되었기때문이다

.

수온

,

^염분과^표층 ^{이산화탄소의} ^관계

표층해수의이산화탄소분압은해수중탄산염의해리 상수와용해도를결정하는수온

,

^염분^등^해수의^물리적

요인에 영향을받는다

(Takahashi

^{et al}

. 1993).

^탄산염의

두개의 해리상수와이산화탄소기체의용해도는해수의

물리적요인인수온과염분의함수로정의된다

(Mehrbach

et al

. 1973; Weiss 1974).

^두^물리적^요인^중^수온이^염분

에비해이산화탄소관련인자에미치는영향이더크며

,

이산화탄소관련 인자중에서는해리상수 보다는용해도 의변화가더크게나타난다

.

^앞에서도^{언급하였듯이}^이산

화탄소분압은해수중총무기탄소와알칼리도등탄산관 련인자의변화가 없는경우

,

^수온이

1

^o

C

^증가할 ^때^약

4.23%

^증가하며

,

^{이산화탄소}^분압 ^증가율은^염분^증가율

의약

94%

^인^것으로^{알려져있다}

(Takahashi

^{et al}

. 1993).

따라서관측된 평균이산화탄소분압

380

^μ

atm

^을^기준으

로 할 때

,

^{이산화탄소} ^분압은 ^수온이

1

^o

C

^증가하면 ^약

16.1

^μ

atm

^증가하며

,

^염분이

34 psu

^에서

1 psu(2.94%)

^증

가하면약

10.5

^μ

atm(2.76%)

^증가한다

.

^염분의^영향을^제

거하고이산화탄소분압과표층수온의상관관계를조사하 기위해이산화탄소 분압을관측평균염분인

34 psu

^로

표준화

(Takahashi

^{et al}

. 1993)

^하여^수온과의^{상관관계를}

도시하였다

(Fig. 4). NP-1

^해역에서^수온에^대한^이산화탄

Fig. 4. Plot of correlation of fCO2 against surface temperature in Septermber~October 2007. fCO2 is normalized at salinity 34 psu. fCO2-SST relationship are 15.5 μatm ^oC^-1and 14.2 μatm ^oC^-1for NP- 1 and NP-2, respectively. The abbreviations for regions are same in Fig. 1.

(5)

소분압변동율은

15.5

^μ

atm

^o

C

^-1

(r

²

=0.79), NP-2

^해역에

서는

14.2

^μ

atm

^o

C

^-1

(r

²

=0.56)

^로^이론적인^{이산화탄소}^분

압변화율

(16.1

^μ

atm

^o

C

^-1

)

^의

90%

^{이상이었다}

.

^이는^앞^절

에서설명한바와같이북태평양저위도해역에서이산화 탄소분압이 표층수온의단기적인 일주기변동에따라 결 정되었음을시사하며

,

^저위도^해역^{표층해수의}^이산화탄

소분압을 결정하는주요조절요인이 표층수온임을의미 한다

.

^비록^해양과^대기^{이산화탄소}^분압의^불균형

(

^비평형

상태

)

^은^해양

-

^대기^{이산화탄소}^교환과^같은^해수의^용존무

기탄소 농도를변화시킬 수있는해양과정을 유발시키지 만

,

^해수의^{용존무기탄소나}^알칼리도^등의^변화를^일으키

는해양과정에비해수온의변화가빠른속도로나타나는 경우

,

^{이산화탄소}^분압과^수온의^{상관관계는}^높게^나타난

다

(Fushimi 1987).

^한편

, NP-1

^해역이

NP-2

^해역에^비해

수온이약

2

^o

C

^가량^낮음에도^{이산화탄소}^분압이

30

^μ

atm

이상작게나타나지않고유사한범위의변동폭을보이는 것은이산화탄소 조절요인중 다른중요한 요인인용존 무기탄소의영향인것으로보이며이에대한논의는다음 절에서 다루었다

.

수온의영향을제거하고이산화탄소분압과표층염분의 상관관계를조사하기위해이산화탄소분압을관측수온의 평균인

28

^o

C

^로^표준화

(Takahashi

^{et al}

. 1993)

^하여^염분과

의상관관계를도시하였다

(Fig. 5).

^{이산화탄소}^분압이^수

온과강한상관관계를보였던

NP-1

^해역과

NP-2

^해역에

서이산화탄소분압은염분과도좋은양

(+)

^의^{상관관계를}

보였다

.

^또한

, NP-1

^해역과

NP-2

^해역의^수온^및^이산화

탄소분압 분포범위는유사했지만 이산화탄소분압이수 온과뚜렷한상관관계를보이지않았던

NP-3

^해역의^이산

화탄소분압이염분과는

NP-1, NP-2

^해역과^유사하게^좋

은양의상관관계를보였다

(r

²

=0.78, Fig. 5). NP-1, NP-2

와

NP-3

^해역의^{이산화탄소}^분압은

36.1

^μ

atm psu

^-1^의^변

화율을보였는데

,

^이^값은^수온에^표준화한^{이산화탄소}

분압의이론적변화량인

9.9

^μ

atm psu

^-1

(Takahashi

^{et al}

.

1993)

^의^약

3.6

^배이다

.

^이는^염분이^{표층해수의}^이산화탄

소분압을조절하는주요결정요인이라기보다는이산화탄 소분압의변화경향과유사하게이산화탄소분압에영향 을미치는다른조절요인

(

^{용존무기탄소}^등

)

^이^있음을^시사

하며 이에대해서는 다음절에서설명했다

.

대륙주변해역인

MS-1~MS-4

^{해역에서는} ^{표층해수의}

이산화탄소분압이수온이나염분과뚜렷한상관관계를

나타내지않았다

(Fig. 4, 5).

^본^연구의^{대륙주변해역은}^고

온

,

^고염의^쿠로시오^해류수와^{대마난류수}

,

^저염의^양쯔강

희석수등수온과염분특성이 다른해수의혼합이활발 하며

,

^계절적인 ^{수직성층과} ^혼합이 ^일어나는 ^해역이다

(Shim

^{et al}

. 2007).

^대륙^{주변해역에서는}^{표층해수의}^수온

,

염분만으로이산화탄소분압변화를설명할수없었으며

,

이는생지화학적요인

(

^생물생산^및^유기물^분해

,

^용존무기

탄소

,

^알칼리도^등

)

^이 ^더^중요하게^작용함을 ^의미한다

.

탄산계인자와 표층 이산화탄소의관계

표층 해수의이산화탄소분압을 결정하는주요조절요 인 중 하나는 해수내에존재하는 탄산관련종

(carbonate

species)

^의 ^총 ^농도를 ^나타내는 ^{용존무기탄소}

(dissolved

inorganic carbon;

^혹은^총탄소

, TCO

2

)

^이다

.

^{용존무기탄소}

는중탄산이온을비롯해탄산이온

,

^탄산

,

^{용존상태의}^이산

화탄소를모두포함하며

,

^이중^{중탄산이온이}^약

90%

^이고

,

탄산이온이약

10%

^미만이며

,

^해수에^녹아있는^용존상태

의이산화탄소와탄산이

1%

^가량^존재하는^것으로^알려져

있다

(Millero 1995).

^해수에^존재하는^{탄산종간의}^평형에

의해해수는해양내로흡수된이산화탄소에대한완충능 력이있으며

,

^해수에서^보이는 ^{용존무기탄소의}^변동에^대

한 이산화탄소 분압의 변동비를

Revelle factor

^라 ^한다

(Broecker

^{et al.}

1979). Revelle factor

^는 ^수온과^염분 ^등

해수의물리적 특성에따라변하며

,

^그^값은^저위도^열대

해역에서약

8,

^고위도^{극해역에서} ^약

14,

^전^지구^평균

약

10

^으로^알려져^있다

. Revelle factor

^가

10

^이라^함은^수

온

,

^염분^등^해수의^물리적^특성과^{알칼리도의}^변화가^없

는경우평형상태에이른해수의이산화탄소분압변화율 이용존무기탄소 변화율의

10

^배라는^것을 ^의미한다

.

NP-1

^해역과

NP-2

^해역의^전반기를^제외한^해역에서

Fig. 5. Plot of correlation of fCO2 against surface salinity in Septermber~October 2007. fCO2 is normalized at temperature 28^oC. fCO2-SSS relationship is 36.1 μatm psu^-1 for observed data of NP regions, while theoretic value is 9.9 μatm psu^-1. The abbreviations for regions are same in Fig. 1.

(6)

관측된알칼리도와

pH

^로부터^계산된^표층^해수의^용존무

기탄소를위도에따라알칼리도

, pH

^와^함께

Fig. 6

^에^도시

하였다

. pH

^는^저위도 ^{열대해역에서}

8.24~8.29

^범위의^변

화폭을 나타냈으며위도에 따라감소해 대륙 주변해역에 서는

8.2~8.25

^의^변화폭을^나타냈다

(Fig. 6c).

^{알칼리도는}

저위도 열대해역에서

2200~2240

^μ

eq kg

^-1^범위의 ^변화폭

을나타냈으며위도에따라증가해북위

25

^도^부근에서

약

2280

^μ

eq kg

^-1^으로^최고값을^{나타냈으며}

,

^대륙^주변해

역에서는

2220~2250

^μ

eq kg

^-1^범위의^변화폭을^나타냈다

. CDIAC(Carbon Dioxide Information Analysis Center)

^에

서제공하는알칼리도분포는북서태평양북위

10

^도^이남

의

‘warm pool’

^해역에서

2230

^μ

eq kg

^-1^이하의^가장 ^낮

은농도가나타나며

,

^북위

25

^도^부근에서

2300

^μ

eq kg

^-1

이상의최고값을보이고

,

^이북^{해역에서는}

2280

^μ

eq kg

^-1

이하의농도를보여본연구의관측결과와동일한분포

형태를 보였으며

,

^관측값도 ^비교적 ^잘 ^일치했다

(http://

cdiac.ornl.gov/oceans/home.html).

^{용존무기탄소는}^저위도

열대해역에서

1840~1890

^μ

mole kg

^-1^범위의^변화폭을^나

타냈으며 위도에 따라 증가해 대륙 주변해역에서는

1900~1940

^μ

mole kg

^-1^의^변화폭을^나타냈다

. CDIAC

^에서

제공하는용존무기탄소 분포는북서태평양

‘warm pool’

해역에서

1885

^μ

mole kg

^-1^로^가장^낮은^농도가 ^나타나며

,

북위

16

^도^이남의^{열대해역에서}

1910

^μ

mole kg

^-1^이하의

농도를보이고

,

^그^이북^{해역에서는}

1940

^μ

mole kg

^-1^이상

의농도를보여본연구의관측결과와잘일치했다

.

^본^연

구에서 알칼리도와

pH

^를 ^측정하지 ^못한

NP-1

^해역의

CDIAC

^{용존무기탄소}^농도는

1930

^μ

mole kg

^-1^이상으로

서쪽

NP-2

^해역에^비해

20

^μ

mole kg

^-1^가량^높았다

. NP-1

해역에서용존무기탄소농도증가에의해나타날수있는 이산화탄소분압의증가는

Revelle factor

^를^전지구^평균

값인

10

^으로^계산할 ^경우^약

38.3

^μ

atm

^이다

.

^따라서^북태

평양저위도열대해역중수온이약

2

^o

C

^가량^낮았던

NP-

1

^해역이

NP-2

^해역과^유사한^{이산화탄소}^분압^범위를^보

인이유는

NP-1

^해역의^표층 ^{용존무기탄소}^농도가

NP-2

해역에비해

20

^μ

mole kg

^-1^가량 ^높아^수온 ^감소에 ^의한

이산화탄소분압 감소를 용존무기탄소증가에 의한 이산 화탄소분압증가가 상쇄하였기때문인 것으로판단된다

.

표층해수의 용존무기탄소와염분의상관관계를강우나 증발등에의한희석효과를제거하기위해관측된평균 염분

34 psu

^에^대해^표준화한^뒤^구하였다

(Fig. 7).

^그^결

과

NP-2

^해역과

NP-3

^해역에서^표준화된^{용존무기탄소는}

염분이

1 psu

^증가함에^따라

33.5

^μ

mole kg

^-1^증가하는^상

관관계가나타났다

(r

²

=0.37).

^강우나^증발에^의한^희석효

과를제거하더라도염분이높은해수에서용존무기탄소의 농도가 높게 나타나염분이 높은 북서태평양 중위도인

NP-3

^해역의^{용존무기탄소}^농도가^저위도인

NP-2

^해역에

비해높게나타남을나타낸다

.

^염분이

1 psu

^증가할^때^나

타나는

33.5

^μ

mole kg

^-1^의^{용존무기탄소}^증가는^약

63

^μ

atm

의이산화탄소분압증가를유발시킬수있다

(Takahashi

et al

. 1993).

^앞서

NP

^해역에서^염분^변화에^대한^이산화

탄소분압의변화율이이론적으로나타날수있는변화율 보다

3

^배^이상^크게^나타난^것은^이와 ^같이^염분의^증가

와용존무기탄소의증가가함께일어났기 때문인것으로 해석할수있다

.

해수 중탄산종과관련된화학 인자로는용존무기탄소 외에알칼리도가있다

.

^해수의^{용존무기탄소와}^이산화탄

소분압의관계는용존무기탄소가증가하면이산화탄소 분압이증가하는양의상관관계인반면

,

^{알칼리도와}^이산

화탄소분압의관계는알칼리도가증가하면이산화탄소 Fig. 6. Meridional distribution in surface seawater in Sep-

tember~October 2007. (a) dissolved inorganic carbon, (b) total alkalinity and (c) pH.