해류의 원인과 종류

해류의 원인과 종류

오늘은 살면서 잘 생각해 보지 못한 주제인 물의 흐름에 대해서 알아보려 한다. 그 중에서도 바다의 흐름 해류에 대해서 알아보자. 바다는 가만히 있는 것이 아니라 해류라는 물의 흐름에 따라서 움직이고 있다. 우리나라 주변의 난류, 한류도 이러한 의미의 해류라고 볼 수 있다. 해류 순환 시스템의 수평 및 수직 구성 요소로 구성 되는 해류는 바다의 다른 부분에서 중력, 바람 마찰 및 물 밀도 변화에 의해 생성되게 된다. 해류는 지구의 적도 지역에서 극지방으로 상당한 양의 열을 전달하여 해안 지역의 기후를 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 점에서 대기의 바람과 유사하다. 또한 해류와 대기 순환이 서로 영향을 미친다. 대양의 일반적인 순환은 대기와 마찬가지로 특정 패턴을 따르는 해수의 평균 운동을 정의한다. 이 패턴에 겹쳐지는 조수와 파도의 진동은 일반적인 순환의 일부로 간주되지는 않는다. 해양 순환 패턴은 서로 연결된 해양 네트워크 내에서 온도와 염분과 같은 다양한 특성의 물을 교환하며 매우 중요한 부분으로 작용한다. 수평 이동을 전류라고 하며 이는 초당 수 센티미터에서 최대 4미터 범위의 크기이다. 특징적인 표면 속도는 초당 약 5~50센티미터이다. 전류는 일반적으로 깊이가 증가함에 따라 강도가 감소한다. 해수가 거의 압축되지 않기 때문에 수직 이동은 수평 흐름 패턴의 수렴 및 발산 영역과 관련된다. 그렇다면 이러한 해류는 어떻게 발생하는 걸까. 해류의 원인에서 중요한 효과는 코리올리 효과이다. 지구 축을 중심으로 회전하면 움직이는 입자가 회전 종속 힘에 영향을 미치며 작동하게 된다. 우주의 관측자에게 운동은 다른 힘에 의해 작용하지 않는 한 직선으로 계속 움직일 것이다. 그러나 지구 경계 관측자에게는 직선을 따라 움직일 수 없다. 이것은 물체가 외부세계에 대해 직선으로 턴테이블 위로 움직 인 경우 큰 턴테이블 위에 서서 관찰자가 경험하는 효과와 유사하다. 움직이는 물체의 경로의 명백한 편향을 볼 수 있다. 턴테이블이 반 시계 방향으로 회전하면 명백한 처짐은 턴테이블에 고정된 관찰자에 대한 이동 물체의 방향의 오른쪽에 있을 것이다. 이 놀라운 효과는 해류의 행동에서 분명하다. 프랑스 엔지니어이자 수학자의 이름을 따서 명명된 코리올리 힘이다. 지구의 경우 회전 유도로 인한 수평 편향 코리올리 힘은 수평 방향으로 움직이는 입자에 작용한다. 명백한 수직력도 있지만 해류에 있어서는 그다지 중요하지 않다. 지구가 축을 중심으로 서쪽에서 동쪽으로 회전하기 때문에 북반구의 관측자는 움직이는 물체가 오른쪽으로 편향되는 것을 볼 수 있다. 남반구에서는 이 편향이 왼쪽을 향한다. 코리올리 힘은 그것들을 풍향으로부터 약 45도 편향시키며 적도에서는 명백한 수평 편향이 나타나지 않는다. 이외에도 마찰의 힘에 대한 영향도 받게 된다. 주변 유체가 다른 속도로 움직이면서 마찰에 의해 바다를 통한 물의 이동이 느려진다. 빠르게 움직이는 유체층은 느리게 움직이는 층을 따라 드래그 하는 경향이 있으며 느리게 움직이는 층은 더 빠르게 움직이는 층의 속도를 감소시키는 경향이 있다. 이층들사이의 운동량 전달을 마찰력이라고 한다. 운동량 전달은 운동 에너지를 수십 미크론 규모에서 열로 소산될 때까지 작은 규모로 이동 시키는 난류의 산물이다. 그만큼 바다 표면에 부는 바람은 운동량을 물로 전달한다. 해수면에서의 이러한 마찰력인 바람 응력은 바람 구동 순환을 생성한다. 해류에 대해 조금 더 자세히 살펴보자. 해수면의 바람 스트레스에 의한 바람 구동 순환, 운동량 교환 유도 및 해양 열과 물을 대기와 교환함으로써 해수면에 부과된 수 밀도의 변화에 ​​의해 구동되는 열 순환은 부력 교환을 유도한다. 해수 부력과 운동량 교환은 풍속에 의존하기 때문에 이 두 가지 순환 유형은 완전히 독립적이지 않다. 바람에 의한 순환은 두 가지 중 더 활발하며 표면층에서 가장 강하다. 열 순환은 일반적으로 초당 1센티미터의 속도로 더 느리지만 이 흐름은 해저로 확장되어 지구 해양을 둘러싸는 순환 패턴을 형성한다. 바람에 의한 순환은 각 바다와 비슷한 순환 패턴을 유도한다. 바람에 의해 흐르는 전류의 깊이 침투는 해양 성층화의 강도에 따라 달라진다. 열대와 같은 강한 성층화 지역에서 표면 전류는 천미터 미만의 깊이까지 그리고 낮은 층의 극지방은 바람에 의한 순환이 해저까지 도달한다. 해수면에서의 일반적인 순환지도는 방대한 양의 데이터로 구성되었으며 데드 레커닝이라고 불리는 과정에서 설명된다. 이 정보는 현재 해상에서 위성 추적된 표류 방랑자에 의해 수집된다. 패턴은 거의 전적으로 바람에 의한 순환의 패턴이다. 심해 순환은 주로 열수 순환으로 구성된다. 해류 특성의 분포에서 전류가 추론되는데, 이는 특정 물 질량의 확산을 추적한다. 밀도 분포는 깊은 전류를 추정하는 데에도 사용된다. 지하에 계류 한 계류에서 전류 미터를 배치하고 깊이에서 드리프트를 음향적으로 추적하는 중성 부력 계측기를 설정하여 지하 표면 전류를 직접 관찰한다. 적도 전류를 살펴보면 적도에서 전류는 대부분 서쪽을 향하고 있다. 지리학적 적도에서는 제트 해류가 해면 바로 아래에서 발견되며 동쪽으로 향하여 지표면 전류와 반대 방향으로 흐른다. 거의 백미터 깊이에서 초당 1미터 이상의 속도를 달성한다. 그것은 열대 바다의 서쪽 가장자리에서 더 높은 해수면에 의해 구동되며, 수평 코리올리 힘이 없으면 적도를 따라 서쪽에서 동쪽으로 흐르는 압력 구배를 생성한다. 바람 장은 지표층 내의 흐름을 역전시켜 남도 적도 전류를 유도한다. 적도 순환은 약 3에서 8년정도의 불규칙 기간에 따라 변화를 겪는다.