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Observation of Water Property Variations in the Western Channel of the Korea Strait During 2006-2010

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Article

2006~2010 년 기간 동안 대한해협 서수도에서 관측된 해수 물성의 변동

민홍식

1*

·박재훈

1

·최아라

2

·박영규

1

·신경순

3

·장풍국

3

1한국해양연구원 기후·연안재해연구부 (426-744) 경기도 안산시 상록구 해안로 787

2과학기술연합대학원대학교 해양환경시스템과학과 (305-350) 대전광역시 유성구 가정로 217

3한국해양연구원 남해분원

(656-830) 경상남도 거제시 장목면 장목1길 41

Observation of Water Property Variations in the Western Channel of the Korea Strait During 2006-2010

Hong Sik Min

1*

, Jae Hun Park

1

, A-Ra Choi

2

, Young-Gyu Park

1

, Kyoungsoon Shin

3

, and Pung-Guk Jang

3

1

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

2

Marine Environmental System Science, UST Daejeon 305-350, Korea

3

South Sea Branch, KORDI Geoje 656-830, Korea

Abstract : Seasonal to inter-annual variations of water properties in the western channel of the Korea Strait are investigated using quasi-monthly hydrographic observations collected during 2006-2010. Weak vertical temperature and salinity gradients are observed during the winter months and these remain until May. At the upper layer, temperature increases from March and reaches a maximum in August, while salinity decreases during the same period. Near-bottom water shows low temperatures during late winter and fall with a minimum peak in September. Korea Strait Bottom Cold Water produces thick layers (>20 m) in 2006 and 2010, while it is observed very near the bottom with relatively high temperature in 2008 and 2009.

Key words : Korea Strait, Korea Strait Bottom Cold Water, hydrographic observation, interannual variation, western channel

1. 서 론

동해의해수물성의특징은극전선을경계로 확연하게 대비되어북쪽의냉수역과남쪽의난수역으로나뉜다

.

릉분지와야마토분지가포함되는 난수역의해양환경은 대마난류의경로와 대마난류수의 분포에의해크게 좌우 된다

.

동중국해로부터동해로유입되는대마난류수의

통로인대한해협은대마도를경계로 동수도와서수도

나뉜다

.

동수도는

120 m

보다얕음에비해서수도의

골에서는수심이

200 m

이른다

(Fig. 1).

대마난류

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

(2)

Fig. 1. Hydrographic station (solid circle) and bottom topography of the Korea Strait. Areas deeper than 140 m are shaded

Fig. 2. Temperature profiles for the period of weak stratification (December~May); a) 2006, b) 2007, c) 2008, d) 2009,

e) 2010

(3)

수를수송하는대마난류는동수도를통과하는지서수도를 통과하는지에따라경로가다르다

.

동수도를통과하는

대마난류는일본의북서해안을따라흐르지만서수도를 통과하는대마난류는대마도북쪽에서 일부가동쪽으로 흐르는 것을제외하면 대부분 울릉분지 쪽으로 흐른다

(Teague et al. 2002

Fig. 6, Takikawa et al. 2005

Fig.

2).

따라서울릉분지의상층부해양환경은대한해협서수

도를통과하여유입되는 대마난류수의분포에의해좌우 된다

.

대마난류의지류인동한난류는울릉분지에 대마난류수 공급하는주된해류로서형성이대한해협서수도에 나타나는냉수의구조에의해지배를받는것으로보고되 었다

(Isobe 1997; Cho and Kim 2000).

대한해협 서수도

에서따뜻한대마난류수 아래에존재하는 대한해협저

층냉수는 여러 연구의 관심 주제였다

(Lim and Chang

1969; Cho and Kim 1998; Johnson and Teague 2002; Na

et al. 2010).

대한해협저층냉수는 여름에 가장많이확장

되고수온도여름에가장낮다는보고

(Lim and Chang

1969)

있는반면

Johnson and Teague (2002)

1999

5

~2000

3

동안관측된바닥수온자료에서대한해

협저층냉수가여름에가장 발달하고겨울에 약한연변화 보이지않았고대신

5

~6

월과

12

~1

월에대한해협

저층냉수의지속적인관입이있었다고보고했다

.

그러나

Johnson and Teague (2002)

주장은

1

년도되지않는

기간의관측을토대로것으로여러동안관측한 결과에서보이는 평균적인대한해협저층냉수의 변동과는 거리가있다

.

대다수의대한해협저층냉수에대한연구가

격월로관측된자료를바탕으로것에비해

Min et al.

(2006)

1982

~1992

년의

11

동안해저케이블로매월

관측된바닥수온을분석하여서수도의바닥수온이평균적 으로

4

무렵에하강하기 시작하여

9

무렵에최소가

됨을밝혔다

. Min et al. (2006)

4

~9

동안보이는

닥수온의하강외에

11

월경에보이는하강을근거로대한

해협저층냉수가여름에만발달하지않고겨울에도다시 발달한다고주장하였다

. Kim et al. (2006)

대한해협저

층냉수의계절변화를대한해협에서보이는해류의순압 성분과경압성분의변화와연관지었다

.

대한해협저층

냉수가여름에발달하는것은남서향경압성분이여름에 최대인점과관련이있는것으로해석하였고성층이약한 겨울에대한해협저층냉수가다시발달하는것은대마난류 수송량이최소인점과관련된순압적반응으로해석하 였다

.

이제까지의대한해협저층냉수에 대한연구는 월변화를 분석하기에부족한격월로수행된정선 관측자료를이용 연구가대부분이었다

.

이에비해

Min et al. (2006)

이나

Johnson and Teague (2002)

이용한바닥수온자료는

간격이조밀하여대한해협저층냉수의 수온의시간 화를세밀하게분석하는이용될있지만대한해협저 층냉수의두께구조에대한정보를제공하지못한다

.

연구에서는

2006

년부터

2010

년까지격월간격보다

간적으로조밀하게관측한자료를분석하여대한해협저층 냉수의시간적변화와수직구조를조사하였다

.

그리고

릉분지상층의해수물성과깊은연관이있는대한해협 서수도로유입되는대마난류수의물성도조사하였다

. 2. 결 과

연구에서는대한해협서수도의깊은골의서쪽사면 해당하는위치

(Fig. 1

)

에서

2006

3

월부터

2010

11

월까지

5

동안

CTD (SBE 911plus)

이용하여

관측한해수물성자료를이용하였다

.

관측점의수심은

110 m

이며

CTD

100 m

보다깊게내려

CTD

바닥과

거리가

10 m

이하가되도록바닥 가까이까지관측하

였다

.

관측간격은격월보다조밀하도록달에

1

이상

관측하였으나

2006

12

, 2008

2

월과

11

~12

, 2009

2

~3

월과

7

, 2010

5

월과

8

월에는관측을

못하였다

.

관측된자료는

CTD

후처리과정

(Kim et al.

2000;

2010)

거쳤으나

2008

1

관측자료는

CTD

이상으로인해 후처리과정을통해서도자료의질이

개선되지않아 분석에서제외하였다

.

12월~5월의 수온·염분구조

대부분해에서

5

월까지는표층부터바닥까지수온의

이가크지않았고염분도표층에저염수가나타나는여름 비해서연직차이가크지않았다

(Fig. 2, Fig. 3). 12

관측은

2007

년에

2

(6

, 20

), 2009

년에

1

(22

)

행되었다

. 2007

12

6

관측에서는표층부터

55 m

까지수온과염분이일정한구조가보였고

75 m

아래에

다시수온과 염분이 일정한 구조가 보였다

. 2007

12

20

일에는수온과염분이일정한층이

14

전인

6

보다깊게 표층부터

95 m

까지 나타났으며수온은

16.8

o

C

1

o

C

정도낮았다

.

또한

6

관측에서는보이지

않았던구조인바닥근처

95 m

아래에서바닥까지 수온

낮아지고 염분이 증가하는 구조가 보였다

. 2009

12

22

일에는표층부터

50 m

까지수온이

17.7

o

C,

분이

34.4

매우 균일한 해수가 존재하였고 아래로

수심이증가할수록수온과염분이감소하는 구조가나타 났다

.

1

월에관측이수행된

2007

, 2009

, 2010

년에표층의

수온은

16

o

C

이하이고바닥수온은

12

o

C

이상으로연직

수온차이가

4

o

C

이하였다

.

3

중에는

2007

1

월의

표층수온이

15

o

C

이하로가장낮았다

.

특히

, 2007

1

(4)

에는관측이

2

(10

, 18

)

수행되었는데

1

10

일에는

수온이표층부터

60 m

까지

14.7

o

C

거의일정하고

아래에서는깊어질수록약간감소하는구조가보였다

. 1

18

일의 수온은 표층부터

60 m

까지는

1

10

(8

)

수온과거의동일하지만

60 m

아래에서는수온이

감소하여 바닥에서

12

o

C

였다

.

염분은 표층에서

60 m

까지는

34.1

1

10

일과

18

일에거의같았으나

1

10

일에는

60 m

아래의 염분이 상층보다 약간 낮은

반면

1

18

일에는

60 m

부근을경계로하층의염분이

34

이하로상층과하층의차이가뚜렷해졌다

. 1

10

18

일의수온과염분이

60 m

위에서는같지만

60 m

래에서는다르고

, 1

18

일의수온과염분구조가

60 m

경계로

2

구조인점으로미루어

60 m

아래의해수가

분이낮고 수온이낮은 해수로 바뀐것으로판단된다

. 2007

1

18

일에나타난상층과하층의뚜렷한

2

구조

(

수온과염분이높은상층과수온과염분이낮은

)

2008

3

월에도나타난다

. 2008

3

월에는

70 m

경계로층으로나뉘며상층의수온은하층보다

1

o

C

높고염분은

0.1

정도높다

.

관측된

3

수온중에서는

2006

년의수온이가장낮고

2007

년의수온이가장높은데

2006

3

8

일의 수온이

2007

3

13

일의수온에

상층에서는

1.5

o

C

정도낮고하층에서는

1.5

o

C

이상

낮다

.

그렇지만

2006

3

17

일의수온구조는바닥

처의수온은

3

8

일의수온과거의비슷하지만표층에서

20 m

까지

1

o

C

이상높고

65 m

에서

95 m

까지는

0.5

o

C

정도높아

9

일만에상층수온이

1

o

C

이상변했다

.

따라서관측자료만으로해에따른

3

월의상층수온의

높고 낮음을논하기는어렵다

.

2006

4

월에는

3

(6

, 17

, 27

)

관측이 있었다

. 4

6

일에는깊이가

40 m

보다깊고수온이

15

o

C

보다

표면혼합층이관측되었는데

4

17

일에는표면혼합층

깊이가

25 m

정도로

4

6

일에 비해 얕고 수온도

0.5

o

C

이상높았으며

4

27

일에는표면혼합층이얕아

깊이가

20 m

정도였으나수온은

4

17

일에 비해

았다

.

반대로

50 m

보다깊은수심에서수온은

4

6

가장높았고

4

17

일에낮아졌다가

4

27

일에다시

Fig. 3. Salinity profiles for the period of weak stratification (December~May); a) 2006, b) 2007, c) 2008, d) 2009, e)

2010

(5)

높아졌다

.

연직수온구배는

4

17

일에 가장컸다

.

한편

염분은

4

6

일에 가장높았고

4

17

일에 가장낮았다

. 2006

4

6

일에관측된것처럼표면혼합층이

40 m

깊은 구조는

2007

4

6

일과

2008

4

28

, 2010

4

30

관측에도나타났다

. 2008

4

28

일의

표면혼합층수온은

2006

4

6

일의수온과비슷하지만

2007

4

6

일과

2010

4

30

일의수온은

14

o

C

이하

1

o

C

정도낮았다

.

시기적으로

20

이상차이가

에도

2006

4

6

일과

2008

4

28

, 2007

4

6

2010

4

30

일의표면혼합층의수온이비슷하고

히려늦게 관측된

2010

4

30

일의 수온이

2006

4

6

일의 수온보다

1

o

C

정도 낮은것은 유의할만하다

.

대부분

70 m(2006

4

6

일에는

85 m)

부터바닥까지

온이일정한 층이관측되었으며 층의 수온은

2006

4

17

일에

11

o

C

정도로가장낮았고

2008

4

28

일에

13

o

C

이상으로가장높았다

.

염분은층에서

34

이상이

었으며

2006

년과

2008

년이

2007

, 2009

, 2010

년에

층에서높았다

.

해에 따른

5

월의표층수온은 차이가

1

o

C

이하로

작은 비해 저층에서의수온은

2

o

C

이상 차이가나기

한다

. 2009

5

월에는 수온과 염분의구조에서 특이

형태가보인다

.

, 60 m

부터수심이깊어지면서수온

염분이계단형태로같이감소하는모습이보이다가 바닥근처에서수온과염분이증가하는형태가보인다

.

이러한 구조는저층에서 활발한해수의 유동이 있음을 암시한다

.

6월~11월의수온·염분구조

표층부터저층까지수온차이와염분차이가크지않는 겨울에비해여름에는상층에고온저염의해수가존재하 수온과염분의연직구배가컸다

(Fig. 4, Fig. 5).

,

름으로가면서상층의수온은올라가고염분은낮아졌다

. 6

월의상층수온은

2006

6

20

일에관측된 수온이

낮았고염분도표층에서

33

이하인

2006

년에가장

았다

.

수온이높고염분이낮은상층아래

50 m

부터

90 m

까지의중층에서는연직으로수온과염분이상대적

Fig. 4. Temperature profiles for the period of strong stratification (June~November); a) 2006, b) 2007, c) 2008,

d) 2009, e) 2010

(6)

으로일정한구조가모든해에있었다

.

층의해에따른

수온 차이는

1.5

o

C

보다 작았고 염분 차이는 가장 작은

2009

년과가장높은

2008

년이

0.4

정도였다

. 90 m

아래 저층의 수온과 염분은

2006

년과

2008

년에는

90 m

수심 중층의 수온이나 염분과 유사함에 비해

2007

, 2009

, 2010

년에는 바닥근처에서 수온이급격

하게감소하는 구조가있었다

.

7

, 8

월에는

6

월보다 상층의수온이올라가고염분

낮아져성층화가심해졌다

. 8

관측이결여된

2010

제외하면모든해에표층수온은

8

월이

1

중에가장

높았다

. 8

다음으로는

9

월에표층수온이높았으며

10

9

월보다 낮았다

.

2006

8

29

일과

9

4

일에

95~100 m

부근에서

심이증가할수록수온이

5

o

C

이상급격하게감소하여

근처에서수온이

9

o

C

이하였다

. 2006

9

28

일에는

수온이

11.5

o

C

8

월말

~9

월초보다수온이높은대한해

협저층냉수가

90 m

부터바닥까지존재했으며

10

10

에는

8

월말

~9

월초보다는높지만

9

월말보다는낮은

9.5

o

C

정도의수온을 보이는대한해협저층냉수가

85 m

부터

닥까지존재하여두께가가장 두꺼웠다

. 10

10

일에는

염분도

34

이하로낮아관측기간동안여름에관측된

한해협저층냉수의염분중에가장낮았다

.

한편

10

10

에는표층의저염수밑에수온이

15

o

C

정도이고염분이

34.5

정도인대마난류중층수가관측되지않았고대신

60 m

부근의저염수

70~80 m

부근에염분이

33.2

해수

관측되어수온

-

염분관계가대한해협에서 일반적으로

관측되는 수온

-

염분 관계에서 벗어나는 형태를보였다

(Fig. 6).

2006

7

7

일에는바닥근처에서중층보다

1.5

o

C

낮은수온이관측되었으나

6

20

일과

7

24

일에는

관측되지 않았다

.

이와 유사하게

2007

7

26

일에는

95 m

보다깊은수심에서중층보다

2

o

C

정도낮은수온이

관측되었으나

8

16

일에는관측되지않았고

8

26

일에

다시관측되었다

. Johnson and Teague (2002)

1999

8

~10

기간동안바닥수온이짧은주기로변하는것을

관측하였으며 이유로 냉수의경계에서는 수온의수평

Fig. 5. Salinity profiles for the period of strong stratification (June~November); a) 2006, b) 2007, c) 2008, d) 2009,

e) 2010

(7)

구배가매우크고수평구배를조류나짧은주기의 변화가관측기기를가로질러이송하기때문이라고 정하였다

.

이러한경계의이동에의해수온이짧은기간

안에변하는것처럼

2006

6

~7

월과

2007

7

~8

중층보다낮은수온이바닥근처에서관측되거나관측 되지않거나이유는용승등에 의해상대적으로낮은 수온의해수가관측점의 바닥근처에서유동하기때문인 것으로판단된다

.

2007

9

~10

월에바닥근처의수온은

7

~8

월보다

4

o

C

이상낮은

9

o

C

이하였다

. 7

~8

월에는저층의염분은

중층과거의비슷하였지만

9

~10

월에는수온이낮아지

수심에서염분도같이낮아져저층의염분이중층보다 낮았다

. 9

~10

월에관측된바닥근처의냉수는뚜렷하게

낮은수온과중층과의염분 차이로보아 대한해협저층냉 수라고판단된다

. 11

월에도바닥근처에서수온이감소하

구조가보이지만수온은

10

월에비해높아

13

o

C

이상

이었다

.

한편

2007

10

월에는

20

o

C

이상되는수온범위

에서수심에따라수온이감소하지않고오히려증가하는 수온역전구조가여러보인다

.

수온

-

염분 관계도

(Fig.

6)

에서보이는바와같이수온이증가할염분도같이

증가하여 수온 역전에 의해 밀도 역전은 일어나지 않았

.

비교적단순한수온

-

염분구조를보이는대마난류중층

수와달리 대마난류중층수위의상층에서보이는 이러한 복잡한수온

-

염분구조는상층에서물성이다른여러

수가섞이고 있음을추정케한다

.

이러한구조

(

수심에

수온과염분이같이증가했다가같이감소하는형태를 반복하는구조

)

2007

년보다

2006

년에오랫동안

측되었는데

2006

년에는

8

~11

관측에서이러한구조

보였다

.

2008

6

월부터

9

월초까지표층의고온저염수아래에

대마난류중층수가

50 m

부터거의 바닥까지차지했으

대한해협저층냉수가관측되지않았다

. 9

23

일에

로소대마난류중층수아래바닥근처에수온이

12

o

C

이하

해수가관측되었다

. 10

6

일에는대마난류중층수

저층수의수온이

9

월보다

1

o

C

정도높고두께도 얇게

관측되었다

.

2009

년에는

6

월에대마난류중층수아래바닥근처에서

대마난류중층수의수온보다낮은수온이관측되긴하였으

12

o

C

이상으로수온이비교적높았다

. 8

, 9

월에는

마난류중층수가바닥까지차지하고있어저층의냉수가

관측되지않았다

. 10

월에

95 m

부근부터수온이감소하여

바닥에서

11

o

C

정도의 수온이 관측되었으며

11

월에는

10

월보다

10 m

정도얕은

85 m

부근에서수온이감소하

였다

.

2010

년에는

6

월에대마난류중층수아래수온이감소하

구조가보인 이후 계속해서 저층의 냉수가관측되었

. 7

월에는다른해의

7

월에관측되지않은낮은수온인

10

o

C

정도의냉수가

95 m

정도까지존재하는것이 관측

Fig. 6. Relationship between temperature and salinity for the period of strong stratification (June~November); a) 2006,

b) 2007, c) 2008, d) 2009, e) 2010

(8)

되었다

. 9

월에는

7

월보다낮은수온인

8

o

C

정도의

온을갖는대한해협저층냉수가

90 m

아래에존재하는

관측되었다

. 10

월과

11

월에는바닥근처에서수온이

일정한층이 관측되었으나수온은

9

월에 비해높았고

두께도얇았다

.

수온

-

염분의시간 변화

수온과염분의 시간에따른 변화를

Fig. 7

Fig. 8

나타내었다

.

표층부터

110 m

까지수심에따른수온과

분의변화를표시하였으며

CTD

관측수심이

110 m

보다

얕은경우는가장깊은관측수심까지만표시하였다

.

또한

Fig. 7. Temperature as a function of depth and time; a) 2006, b) 2007, c) 2008, d) 2009, e) 2010. The time period between two consecutive observations longer than 60 days is blanked

Fig. 8. Salinity as a function of depth and time; a) 2006,

b) 2007, c) 2008, d) 2009, e) 2010. The time

period between two consecutive observations

longer than 60 days is blanked

(9)

연속된관측이

60

이상 차이가나는 기간은도시하

않았다

. 17

o

C

이상이되는수온은

5

이전에는보이

않고

6

이후에나타났다

.

표층수온은

3

이후에

준하게증가하여

8

월에최대를보였다

.

표층수온이올라

표층염분도낮아져

5

이후에는표층염분이

34

이하로되며

8~9

월에최소였다

.

20

o

C

등온선의수심은대부분

10

월까지깊어져수온이

20

o

C

이상인해수가차지하는부분이

10

월까지커짐을

있다

.

앞에서 언급한 복잡한 구조가 나타난

2007

10

월을제외하면수온이

20

o

C

이상인해수의염분은

34

이하였다

.

,

상층에수온이높고 염분이낮은 표층수가

10

월까지증가했다

. 10

이후에관측이실시된

2007

, 2009

, 2010

년에서

10

이후에는상층의수온이감소하

염분이증가하는양상이 나타났으며

12

월에는고온저

염의표층수가 사라졌다

.

여름에보이는대한해협저층냉수의발달은해에따라

차이가컸다

. 2008

년과

2009

년에는냉수가바닥가까이에

서만보였고수온도높았으나

2006

, 2007

, 2010

에는

10

o

C

이하인 냉수도 관측되었으며 특히

2006

10

월과

2010

9

월에는냉수의두께가

20 m

이상이었다

. 2009

9

월에대한해협저층냉수가관측되지않은점을

외하면대한해협저층냉수는

8

~10

월에수온이가장

았다

.

이는

Min et al. (2006)

대한해협서수도에서바닥

수온이

9

월에가장낮다고보고한것과일치한다

.

대마난

류중층수가관측되지않았던

2006

10

10

일을제외하

여름철대한해협저층냉수는대마난류중층수아래에 재하였고염분이대마난류중층수보다낮았다

.

대체적으로

대한해협저층냉수의염분은냉수의수온이낮을수록 낮았다

.

이는대한해협저층냉수가상대적으로염분이

해수임을의미한다

.

대한해협저층냉수에대한이전연구에서는주로격월로 수행된정선관측자료를이용하였다

.

연구에서처럼

관측한자료를이용한경우와격월로관측한자료를 이용한경우를비교하기위하여격월관측수온의시간 변화를조사하였다

(Fig. 9).

조사에사용된자료는한국해

양자료센터

(KODC)

에서제공하는국립수산과학원의

207

관측선의

3

정점의수온이다

. 207

관측선의

3

정점은

관측점과 수심이 비슷하고 관측점에서 북동쪽으로

20 km

떨어진 곳이다

.

표층의 대마난류표층수의 수온이

8

월에최대인점은 격월관측자료에도나오지만

9~10

경에대마난류표층수하부의수심이깊은형태가

2006

2008

년에는비슷하게보이지만

2010

년에는파악되지

않는다

.

대한해협저층냉수부분에서는여름에저층에서

수온이낮은형태가일부보이긴하지만대한해협저층냉 수의수온과발달시기가제대로표현되지않는다

.

,

한해협저층냉수의수온은

9

월에가장 낮은데

8

월과

10

관측이 이루어지기때문에

9

월의발달 형태가파악되

않는다

.

관측과모형 비교

관측점의위치가서수도깊은골의서쪽사면에해당하 깊은골의 해황과약간차이가 있겠지만깊은골에서

Fig. 9. Temperature as a function of depth and time

based on KODC data; a) 2006, b) 2007, c) 2008,

d) 2009, e) 2010

수치

Fig. 1. Hydrographic station (solid circle) and bottom topography of the Korea Strait
Fig. 4. Temperature profiles for the period of strong stratification (June~November); a) 2006, b) 2007, c) 2008, d) 2009, e) 2010
Fig. 5. Salinity profiles for the period of strong stratification (June~November); a) 2006, b) 2007, c) 2008, d) 2009, e) 2010
Fig. 6. Relationship between temperature and salinity for the period of strong stratification (June~November); a) 2006, b) 2007, c) 2008, d) 2009, e) 2010
+4

참조

관련 문서