Spatial and Temporal Variation of Dissolved Inorganic Radiocarbon in the East Sea

Article

http://dx.doi.org/10.4217/OPR.2014.36.2.111 Ocean and Polar Research June 2014

동해 용존무기탄소 중 방사성탄소의 분지별 비교 및 시간에 따른 변화

심보람

· 강동진

· 박영규

· 김경렬

1한국해양과학기술원 기기검교정·분석센터

2한국해양과학기술원 해양순환기후연구부 (426-744) 경기도 안산시 상록구 해안로 787

3과학기술연합대학원대학교 해양환경시스템과학과 (305-350) 대전광역시 유성구 가정로 217

4광주과학기술원 GIST 대학 기초교육학부 (500-712) 광구광역시 북구 첨단과기로 123

5서울대학교 지구환경과학부 해양연구소 (151-742) 서울특별시 관악구 관악로 1

Spatial and Temporal Variation of Dissolved Inorganic Radiocarbon in the East Sea

Bo-Ram Sim

, Dong-Jin Kang

, Young Gyu Park

, and Kyung-Ryul Kim

1Oceanographic Measurement & Instrument Calibration Service Center, KIOST

2Ocean Circulation and Climate Research, KIOST Ansan 426-744, Korea

3Department of Marine Environmental System Science, Korea University of Science & Technology Daejeon 305-350, Korea

4Division of Liberal Arts and Sciences, GIST College, GIST Gwangju 500-712, Korea

5Research Institute of Oceanography, School of Earth and Environmental Sciences Seoul National University, Seoul 151-742, Korea

Abstract : This study examined the spatial and temporal variation of dissolved inorganic radiocarbon in the East Sea. Five vertical profiles of radiocarbon values were obtained from samples collected in 1999 in three basins (Japan Basin, Ulleung Basin, Yamato Basin) of the East Sea. Radiocarbon values decreased from 63- 85‰ at the surface to about -50‰ with increasing depth (up to 2,000 m) and were nearly constant in the layer deeper than 2,000 m in all basins. Radiocarbon values did not show significant basin-to-basin differences in the surface and the bottom layers. In the intermediate layer (200-2,000 m), however, they decreased in the order of Japan Basin > Ulleung Basin > Yamato Basin, which is consistent with the suggested circulation pattern in the intermediate layer of the East Sea. Radiocarbon was found to have decreased at ~2%/year in the surface water of the East Sea. In contrast, in the interior of the East Sea, radiocarbon values have increased with time in all three basins. In the Central Water, the annual increase rate was about 3.3‰, which is faster than the rates in the Deep and Bottom Waters. The radiocarbon in the Deep and Bottom Waters had increased until mid-1990s, after which time it has been almost constant.

Key words : radiocarbon,

C, basin-to-basin comparison, secular variation, East sea

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

1. 서 론

동해는 태평양의 북서쪽에 위치하며, 한국, 일본, 러시 아 세 나라에 둘러 쌓여 있는 연안해이다. 동해는 일본분 지, 울릉분지 그리고 야마토분지 세 개의 분지로 이루어져 있다. 일본분지는 동해의 북쪽에 가장 넓게 분포하며 깊은 수심을 지닌 분지로 최대 약 3,700 m에 이르며, 울릉분지 는 동해의 남서쪽에 분포하며 최대수심이 약 2,300 m에 이른다. 야마토분지는 동해의 남동쪽에 위치하며 최대 수 심이 약 2,700 m에 달하고, 이들 세 개의 분지는 한국대 지와 야마토퇴(Yamato rise)에 의해 구분된다. 동해는 대 한해협, 쓰가루해협, 소야해협, 타타르해협의 얕은 수심 (~150 m)을 통해 태평양, 오호츠크해와 연결되어 있으며, 동해의 평균수심은 약 1,650 m 그리고 최대 수심은 약 3,800 m 이다(Amante and Eakins 2009). 동해는 대양보다 는 규모가 매우 작지만 유사한 수층구조를 가지고 있으 며, 겨울에는 동해 북부해역에서 심층수가 생성되어 독자 적인 심층 해수순환이 존재하여 대양의 축소판이라 불린 다(Kim et al. 2001).

CREAMS(Circulation Research of East Asian Marginal Seas) 연구와 EAST-1(East Asian Seas Time series-I) 연 구를 포함하여 많은 연구가 지구온난화와 관련하여 동해 또한 심층수 순환에 있어서 변화가 발생하고 있다는 것에 주목한 바 있다. 1932년에서 1996년 약 60년간 일본분지 에서 용존산소가 중층수와 심층수 그리고 저층수에서 최 대 40 μM 감소하였으며, 용존산소 최소층이 나타나는 깊 이가 500 m에서 1500 m까지 깊어졌다(Gamo and Horibe 1983; Kim et al. 1999; Chen et al. 1999; Kim et al.

2001; Kang et al. 2004a; Kang et al. 2004b). 동해 수온의 수직적인 분포를 살펴보면, 1969년에서 1996년까지 30년 간 전 수층에서 수온이 높아지는 경향을 보였다(Kim et al. 1996; Kim and Kim 1996; Kim et al. 2001). Kang et al. (2003) 은 Moving Boundary Box Model(MBBM)을 이 용하여 지난 50~60년 동안 동해의 변화과정을 설명하고 미래의 변화양상을 예측하였다. 이 모델을 이용하여 동해 의 심층수에서 동해의 수층 구조 변화에 따른 방사성탄소 뿐만 아니라 몇몇 화학적 추적자인 CFCs, Tritium, 용존산 소 그리고 인 등의 시간에 따른 변화를 설명한 연구 결과 도 있다(Kang et al. 2004b). 이러한 여러 연구 결과들은 동해가 순환 구조 뿐만 아니라 해양 환경 및 생태계에 있 어서도 커다란 변화를 겪게 될 것임을 암시한다. 나아가 대양의 축소판인 동해의 순환에 대해 이해하는 것은 대양 의 장기적인 변화를 유추할 수 있는 단서가 될 수 있으므 로, 앞으로의 기후 및 해양순환의 변화를 연구하기 위한 디딤돌로서 중요하다.

방사성탄소는 5730 ± 40년의 반감기를 가지므로, 수 천 년 내의 물질의 시간연대를 가늠할 수 있는 지표로 이용 될 수 있다. 자연계에서 방사성탄소의 생성은 성층권 및 대류권 상층부에서 우주선(Cosmic Ray)에 의해 질량이 14 인 질소(

N) 가 중성자 하나를 흡수하고 양성자 한 개를 방출하면서 형성된다. 방사성탄소의 생성량과 붕괴량이 정상상태를 이룬다고 가정하면, 인위적인 생성이 없는 한 방사성탄소의 대기 상층에서 생성되는 양은 늘 일정하게 유지된다. 표층 해양의 방사성탄소의 주공급원은 대기와 해양의 가스교환에 의한 것으로, 하나의 수괴가 해양표층 을 떠나게 되면 공급원과는 멀어지나 방사성붕괴는 지속 적으로 진행되므로 시간에 따른 추적이 가능하게 된다.

방사성탄소는 1955년부터 대기 중 핵실험이 활발하게 진행되면서 대기에서는 약 1000배 그리고 해양 표층에서 는 약 200배 정도 가파르게 상승했다. 1963년 핵실험 금 지조약 이후 대기중의 방사성탄소 농도는 큰 폭으로 감소 하기 시작했지만, 해양표층에서는 1970년까지 대기에 비 하여 서서히 증가하는 경향을 보이다가 그 이후 서서히 감소하였다(Key 2001; Levin and Hesshaimer 2000;

Guilderson 2012). 핵실험 이전 자연적으로 존재하던 해양 의 방사성탄소를 자연방사성탄소라 하고, 핵실험에 의해 생성된 방사성탄소를 Bomb-radiocarbon이라 한다.

동해에서는 Gamo and Horibe (1983)를 시작으로 심층 순환을 이해하기 위한 하나의 도구로서 방사성동위원소를 이용한 연구가 수행되었다. 이 연구는 4개의 정점에서 각 각 해양 표층과 심층수에서 1~3개 수심에서 방사성탄소 를 분석하였다. 뒤를 이어 Watanabe et al. (1989)에 의해 야마토분지에서 한 정점, Kumamoto et al. (1998)에 의해 일본분지와 야마토분지에서 각각 한 정점씩 관측된 바 있 다. 동해 일본분지의 북동쪽 지역에서는 Aramaki et al.

(2007) 의 연구가 있었으며, Kumamoto et al. (2008)은 과 거 연구에 이어 일본분지와 야마토분지에서 추가적인 채 수를 통해 시간에 따른 저층수의 방사성탄소 변화를 비교 분석하였다. 울릉분지에서는 처음으로 130.5

E를 따라 35.5

N 에서 38.5

N 까지 총 7개의 정점에서 Aramaki et al.

(2013) 의 연구가 있었다.

동해의 방사성탄소 연구는 최근 30년 동안 빈번하지는

않지만 꾸준히 진행되어왔다. 과거 연구는 하나 혹은 두

개의 분지에서 방사성탄소 연구가 진행되어 동해 전체를

이해하기 부족하였지만, 이번 연구에서는 1999년 여름 세

개의 분지에서 각각 1~3개의 정점에서 시료를 채취하여

같은 시기 모든 분지에 대한 방사성탄소 수직분포 자료를

얻었다. 따라서 동일시기에 세 개의 분지에서 관측함으로

써 동해 전체를 이해하고자 하였다. 그리고 과거자료와의

비교를 통하여 시간에 따른 변화양상을 살펴보았다.

2. 재료 및 방법

이번 연구는 한국, 일본 그리고 러시아 간의 동해에 대 한 공동 연구 프로그램인 CREAMS 조사를 통해 획득한 시료를 바탕으로 하였다. 동해의 수심에 따른 방사성탄소 분포를 분지별로 비교하고 시간에 따른 변화를 살펴보기 위해 1999년 6월에서 7월에 걸쳐 일본분지에 동, 서, 북을 대표하는 각각 1 정점씩 총 3 정점, 울릉분지 1 정점, 야 마토분지 1 정점에서 방사성탄소 측정하기 위한 시료를 채취하였다(Fig. 1). 각 정점은 시간에 따른 방사성탄소의 변화를 보기 위하여, 과거 방사성탄소 측정이 있었던 정점 과 유사한 위치로 선택하였다. 각 정점당 최고수심의 깊이 에 따라 11~13개의 수심에서 채수하였다(Table 1).

방사성탄소를 나타내는 단위는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 해양학에서 일반적으로 사용하는 ∆

C(‰) 를 사용하였다(Stuiver and Polach 1977). ∆

C는 측정 연도

에 상관없이 항상 일정한 값의 표준물질에 대하여 비교하 기 때문에 시료간의 방사성탄소의 농도비교가 쉽다는 장 점이 있다(황 2012).

해수 무기탄소에서 방사성탄소를 측정을 위한 일련의 절차는 WHP Operations and Methods을 따랐다(McNichol and Jones 1992). 방사성탄소 분석용 시료병은 뚜껑이 있 는 500 mL 파이렉스 병을 이용하였다. 채수 전에 무기물 제거를 위해 10% 염산으로 세척한 후, 2차적으로 세척한 병을 오븐에서 450

C 온도에서 12시간이상 가열하여 유 기물을 제거하였다(McNichol and Jones 1992). 방사성탄 소용 시료채취는 기타 용존기체나 해양 이산화탄소계 인 자 측정을 위한 시료채취와 동일한 방법으로 진행하였다 (McNichol and Jones 1992; Dickson et al. 2007). Glass joint 에 외부 공기와의 완전 차단을 위해 그리스(Apiezon L) 를 3~4개의 세로방향으로 바른 후 시료에 닿지 않게 밀 착하여 닫고, 2차적으로 시료병과 Glass joint를 고정클립

Fig. 1. A map of sampling station. JB, UB, YB are Japan Basin, Ulleung Basin, and Yamato basin, respectively. YR is Yamato rise and KP is Korea Plateau. Filled circles denote the sampling stations of this study. Other symbols are the sampling stations of previous radiocarbon studies in the East Sea [Filled Triangle: Gamo and Horibe (1983), Filled Diamond: Watanabe et al. (1989), Filled Square: Kumamoto et al. (1998), Inverted triangle:

Aramaki et al. (2013), Open Inverted triangle: Aramaki et al. (2007), Open Square: Kumamoto et al. (2008)]

을 끼우고, 직사광선을 받지 않는 실온에서 보관하였다.

모든 시료는 실험실로 가져와 한 달 이내에 이산화탄소가 스 추출과정을 거쳤다. 시료 중 녹아 있는 무기 탄소는 시 료 약 300 mL를 분취하여, 100% 인산을 4 mL 넣어 이산 화탄소 기체로 변환시킨 후 헬륨 가스로 stripping하여 추 출하였다. 추출된 이산화탄소 시료는 2006년, 2012년, 2013년 3차례에 걸쳐 뉴질랜드의 GNS SCIENCE의 Rafter Radiocarbon Laboratory 에서 550~650

C 온도 하 에 철 촉매 하에서 graphite로 변환시킨 후 AMS를 이용 하여 분석하였다. 채수 및 무기탄소추출에 의한 방사성탄 소의 오차는 보통 10‰ 내외로 알려져 있으며, AMS에 의 한 오차범위는 2‰ 내외이다.

3. 결과 및 토의

1999년 동해의 분지별 방사성탄소 분포

방사성탄소 ∆

C 값의 수직분포를 살펴보면, 해양에서 방사성탄소의 일반적인 분포와 유사하게 표층에서 2000 m 수심까지 가파르게 감소하는 양상을 보이며, 2000 m 보다 깊은 수심에서는 모든 정점에서 거의 -50‰ 전후의 일정 한 값을 보였다(Fig. 2). 대양에서 평균적인 ∆

C 값의 분 포를 살펴보면 태평양에서는 -240~100‰, 대서양은 −200~

100‰( 북대서양 -100~100‰), 남극해에서는 -200~0‰, 인 도양에서는 -200~100‰이다(Key 2001). 동해는 대부분의 값이 -100~100‰의 값을 나타내는 것으로 북대서양의 범 위분포와 유사하다(Fig. 3). 북대서양은 전지구적 열염순 환의 시작점으로 새로 생성된 심층수가 하강하는 지역으 로 상대적으로 표층을 떠난 지 오래된 태평양 심층에 비 해 방사성탄소 값이 높다. 즉, 동해는 북대서양과 마찬가 지로 연령이 낮은 수괴들로 구성되어 있다는 것을 의미하 며, 기존에 보고된 동해의 빠른 순환주기(turnover time)의 연구 결과와 일치한다(Kim and Kim 1996; Chen et al.

1995; Kumamoto et al. 1998).

분지별로 수심에 따른 방사성탄소 분포를 비교해 보면, 3 개 분지의 표층(<200 m)에서 방사성탄소 값은 63~85‰

내로 큰 차이가 없다(Fig. 2). 그러나, 200~2000 m의 중층 수에서는 분지별로 값의 차이가 크게 나타나는 것을 볼 수 있는데, 같은 수심에서 최대 60‰까지 차이를 보였다.

중층수에서는 일본분지에서 방사성탄소가 가장 높게 나타 나며 뒤를 이어 울릉분지, 그리고 야마토분지에서 가장 작 Table 1. Sampling information for this study

Station Basin Sampling Date

Latitude (N)

Longitude (E)

Depth (m)

Sampling Depth (m)

St.108 Northern Japan Basin July 13, 1999 43

47.00' 138

50.00' 3,474 0, 30, 100, 185, 320, 500, 750, 100, 1550, 2050, 2550, 3050, 3426 St.95 Eastern Japan Basin July 11, 1999 41

59.70' 138

0.40' 3,685 0, 50, 100, 200, 300, 520, 850, 1200,

1690, 2200, 2700, 3200, 3647 St.76 Yamato Basin July 08, 1999 38

21.00' 135

13.00' 3,005 0, 45, 100, 225, 400, 600, 800, 1200,

1650, 1870, 2500, 2900

St.57 Western Japan Basin July 04, 1999 40

50.00' 134

0.00' 3,530 0, 35, 80, 180, 400, 800, 1200, 1600, 2050, 2500, 3000, 3487

St.26 Ulleung Basin July 28, 1999 37

3.45' 130

56.18' 2,207 0, 35, 110, 220, 450, 750, 1000, 1200, 1400, 1700, 2000, 2170

Fig. 2. Vertical profiles of radiocarbon values in the East

Sea [Dark Red Circle: Western Japan Basin

(st.57), Red Circle: Northern Japan Basin (st.108),

Yellow Circle: Eastern Japan Basin (st.95), Green

Circle: Yamato Basin (st.76), Blue Circle: Ulleung

Basin (st.26)]

은 값을 보인다. 반면에 2000 m 보다 깊은 수심의 저층수 에서는 방사성탄소가 분지별로 뚜렷한 차이없이 모든 분 지에서 -80~-60‰ 내의 값을 보였다.

1999년 채수된 동해 내 분지별 중층수에 존재하는 방사 성탄소로 중층수 순환을 유추해 보면, 일본분지, 울릉분지 야마토분지 순으로 더 연령이 높은 수괴이다. 이러한 방사 성탄소의 분포는 일본분지를 돌아 울릉분지를 거쳐 야마 토분지로 순환하는 Senjyu et al. (2005)이 제시한 동해 중 층수 순환 모형과 일치한다.

시간에 따른 방사성탄소의 변화

본 연구에서 얻은 방사성탄소를 각 분지별로 과거자료 와 비교하여 시간에 따른 동해의 ∆

C의 변화를 살펴보았 다(Fig. 4). 먼저 일본분지의 경우 1979년의 Gamo and Horibe (1983) 자료와 비교할 때 20년 동안 표층수에서는 약 50‰ 감소하였으며, 중층수와 저층수에서는 80~100‰

정도 ∆

C 의 값이 증가하였다. 이번 연구 결과는 1995년 (Kumamoto et al. 1998) 과 2000년(Kumamoto et al. 2008) 의 수직분포와 비슷한 양상을 보이며 방사성탄소 변화는 거의 보이지 않는다.

야마토분지에서는 일본분지와 달리 1979년 획득한 1개 의 저층수 값과 이번 연구에서 측정한 저층수의 ∆

C 값 은 큰 차이를 보이지 않았다. 이번 연구와 1995년 (Kumamoto et al. 1998) 야마토 분지에서 측정된 값을 비 교하면 4년 동안 1000 m까지는 차이가 거의 없다. 이 두 연구와 1987년(Watanabe et al. 1989) 측정한 방사성탄소 의 수직적인 분포와 비교해 보면 표층에서 수심 약 Fig. 3. Average vertical radiocarbon profile in the Pacific,

the Atlantic and the East Sea. Dotted and solid lines denote Southern and Northern Hemisphere, respectively. Closed circles are the data of the East Sea from this study. The Pacific and Southern Ocean profiles were compiled from WOCE (World Ocean Circulation Experiment) data and the Atlantic profiles from TTO (Transient Tracers in the Ocean) and SAVE (South Atlantic Ventilation Experiment) data (modified from Key 2001)

Fig. 4. Comparison of Δ

C values change with time at each basin. (a) Japan Basin, (b) Yamato Basin, (c) Ulleung

Basin

1,500 m 까지의 구간에서 방사성탄소의 뚜렷한 증가를 보 인다.

울릉분지에서는 시간에 따른 변화를 비교해 볼 수 있는 과거의 자료는 없지만 앞서 발표된 2001년 채수가 이루어 진 Aramaki et al. (2013) 연구와는 불과 2년의 차이로 수 직분포와 유사하다.

기존 동해의 방사성탄소 연구는 주로 저층수의 방사성 탄소의 변화에 주목하고 있다. 그러나 이번 연구에서는 동 해 수층을 표층수(SW, Surface Water), 중앙수(CW, Central Water), 심층수(DW, Deep Water), 저층수(BW, Bottom Water) 로 나누어 각 수괴별로 방사성탄소의 변화 를 살펴보았다(Fig. 5). 먼저 동해 표층에서 방사성탄소 변 화를 살펴보면, 1979년부터 최근 연구까지 동해 표층의 방사성탄소는 매년 약 2‰씩 감소하는 추세를 보인다. 이 는 동해에서 1950년대 중반 해양표층 방사성탄소는 1970 년까지 증가하는 경향을 보이다가 거의 변화가 없을 것이라는 Gamo and Horibe (1983)와 Kumamoto et al.

(1998) 의 가정과는 다른 결과이다. 실제로 아열대지역의 해수표층의 방사성탄소의 농도는 1970년에서 2000년까지 약 30년간 150‰에서 100‰로 약 50‰ 정도 감소하였다 (Fig. 6, Guilderson 2012). 해양 표층수에서의 시간에 따 른 방사성탄소의 감소는 대기 중의 방사성탄소의 변화와 직접적인 연관이 있다. 핵실험 이후 탄소 순환에 의하여 대기 중의 방사성탄소가 감소함에 따라 해양 표층수의 방 사성탄소도 대기의 감소 기울기보다는 작지만 서서히 감 소하고 있다.

동해 표층해수의 방사성탄소는 1970년대 후반 아열대 해역 해양 표층의 방사성탄소보다 50‰ 정도 낮은 100‰

이다. 동해 표층 해수의 방사성탄소가 대양에 비해 낮은

값을 보이는 것은 동해의 순환주기가 대양에 비해 짧아 상대적으로 ∆

C 값이 낮은 심층수와의 혼합의 영향이 크 기 때문으로 생각된다.

동해 중앙수에서는 심층수 및 저층수에 비해 시간에 따 라 값이 빠르게 증가하는 양상을 보인다(Fig. 5). Kang et al. (2003) 의 MBBM을 이용하여 제시한 것처럼 시간에 따 라 중앙수로의 표층수 공급이 강화되고 있다고 가정한다 면, 중앙수의 방사성탄소는 시간에 따라 다른 수괴에 비해 더 빠르게 증가하는 양상을 띄게 될 것이다. 중앙수는 분 지별 값의 차이가 최대 60‰로 변화폭이 크며, 중앙수의 경우 수심이 깊어짐에 따라 값의 감소가 큰 구간으로 분 포의 범위가 넓다. 따라서, 모든 분지의 자료를 모아놓고 보면 경향성을 찾기 힘들지만, 각 분지별로 나누어 살펴보 Fig. 5. Secular variation of radiocarbon in the surface (Diamond), Central (Square), Deep (Circle) and Bottom

(Triangle) Waters in the East Sea. Closed symbols are samples of Japan basin, Open symbols are samples of Yamato basin, hatched symbols are samples of Ulleung basin

Fig. 6. Radiocarbon values in surface waters of the

South, North Pacific Ocean (solid lines) and the

East sea (Circles). (Modified from Guilderson

2012)

면 중앙수의 시간에 따른 방사성탄소의 경향성을 찾을 수 있다. Kumamoto et al. (2008)의 1995년 채수된 두 정점 R2( 야마토분지), R5(일본분지서쪽)와 인근 지점에서 1999 년 채수된 이번 연구 두 정점 st.76(야마토분지), st.57(일 본분지서쪽)의 방사성탄소의 수직분포를 (Fig. 7)에 비교 하였다. 중앙수에 해당하는 수심에서 일본분지와 야마토 분지의 방사성탄소의 농도는 1995년과 1999년 모두 최대 40‰의 차이를 보인다. 즉, 과거에도 일본분지와 야마토분 지의 중앙수의 방사성탄소의 농도 차이는 1999년과 마찬 가지로 존재하고 있었음을 유추할 수 있다. 결과적으로, 각 분지별로 중앙수의 시간에 따른 방사성탄소의 변화를 살펴보면, 세 분지 모두 매년 약 3.3‰ 증가하는 경향을 보인다(Fig. 6).

동해 심층수 및 저층수에서 방사성탄소는 시간에 따라 거의 유사한 기울기로 서서히 증가한다(Fig. 5). 자료가 한 정되어 있기는 하지만 동해는 1970년대 후반에서 1990년 대 중반까지는 방사성탄소가 증가하다가 1995년 이후로 는 값의 큰 차이가 없이 일정하다. 몇몇 연구는 1970년대 후반부터 1990년대 중반까지 방사성탄소가 증가한 것은 새로운 저층수의 형성에 따른 변화이며, 이 후 더 이상 새 로운 저층수의 형성이 발생하지 않아 1995년 이후 방사성 탄소는 일정한 값을 보인다고 제시하였다(Kumamoto et al. 2008; Aramaki et al. 2007). 즉, 일정한 양의 저층수가 지속적으로 형성되어 공급된다면 저층수의 방사성탄소의 변화가 없지만, 간헐적으로 저층수가 형성되어 공급이 증 가한다면 저층수의 방사성탄소가 일정기간 증가하는 양상 을 보이게 될 것이다. 1990년대 중반부터 방사성탄소가

더 이상 증가하지 않는다는 것은 다른 연구 결과와 마찬 가지로 저층수의 생성이 약화되고 있음을 의미한다. 최근 동해 저층수의 용존산소가 감소한다는 연구들은 저층수의 형성이 약화되었음을 의미하며 방사성탄소 변화양상과 일 치한다. 그러나 2000~2001년 겨울 저층수의 형성에 대한 증거가 보고되어(Kim et al. 2002; Senjyu et al. 2002;

Tsunogai et al. 2003), 저층수 형성에 따른 방사성탄소 변 화에 대한 연구가 지속되어야 할 필요가 있다.

4. 요 약

이 연구에서는 동해의 해수 중 방사성탄소의 분지별 비 교 및 시간에 따른 변화를 이해하고자 하였다. 1999년 동 해의 일본분지, 울릉분지, 야마토분지 3개 분지에서 총 5개의 정점에서 채취한 시료로부터 방사성탄소를 분석하 였다. 동해의 방사성탄소는 일반적인 대양에서의 분포와 유사하게 표층에서 2000 m 수심까지 가파르게 감소하는 양상을 보이며, 2000 m 보다 깊은 수심에서는 일정한 값 을 보였다. 분지별로 방사성탄소의 수직분포를 비교해 보 면, 3개의 분지의 표층(<200 m)에서 방사성탄소 값은 63~85‰ 이내로 유사하였으나 200~2000 m의 중층수에서 는 분지별로 최대 60‰까지 차이가 나타났다. 중층수의 방사성탄소는 일본분지, 울릉분지, 야마토분지 순으로 높 은 값이 나타나는데, 이는 중층수 순환의 형태와 그 분포 가 일치한다. 2000 m 보다 깊은 수심의 저층수에서는 방 사성탄소가 분지별로 뚜렷한 차이 없이 모든 분지에서 -80~-60‰ 내의 값을 보인다.

Fig. 7. Basin-to-basin comparison of vertical radiocarbon distribution in two different years, (a) 1995 by Kumamoto et al. (1998) and (b) 1999 by this study. R5 and St. 57 are located in the Western Japan basin and R2 and St.

76 are located in the Yamato Basin

동해 표층수에서는 시간에 따라 매년 약 2‰씩 ∆

C 값 이 감소하였다. 반면, 동해 심층에서의 방사성탄소는 세 개의 분지 모두 시간에 따라 증가하고 있다. 동해 중앙수 의 방사성탄소는 매년 약 3.3‰ 증가하고 있는데, 이는 심 층수나 저층수보다 시간에 따라 빠르게 증가한다. 심층수 와 저층수에서는 방사성탄소가 1990년대 중반까지 증가 하다가 1995년 이후로는 거의 증가하지 않고 일정한 값을 보인다. 심층수와 저층수에서의 ∆

C 값의 시간에 따른 변화는 동해의 심층수 형성의 시간적 변화와 연관지어 해 석되어야 할 것이다. 향후 동해 해수순환의 변화를 이해하 기 위하여 방사성탄소 연구가 지속되어야 할 것이다.

사 사

본 연구는 해양수산부의 지원을 받아 수행된 동해 시계 열 관측 및 생태환경진단 프로그램(EAST-I)의 (PM57520) 의 일환으로 수행되었으며, 해양수산부 사업으로 수행중 인 CO

해양지중저장기술개발사업(PMS246B)의 연구비 를 지원받았습니다. 시료채취에 도움을 주신 스크립스해 양연구소의 Lynne Talley 교수와 R/V Roger Revelle의 승 조원 여러분들께 감사드립니다.

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국문 참고자료의 영어 표기

English translation / Romanization of references originally written in Korean

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Received May 13, 2014

Revised May 22, 2014

Accepted Jun. 3, 2014