지구과학 고2 대기와 해양의 상호작용 심화

용승과 침강

바람에 의한 에크만 수송으로 연안 용승(차가운 심층수 상승, 어장 형성)과 침강이 발생하는 원리를 탐구한다.

바람이 표층 해수를 옆으로 실어 내면 그 빈자리를 메우려 심층수가 올라오는 것이 용승이고, 반대로 표층 해수가 한곳에 모여 아래로 눌려 내려가는 것이 침강입니다.

욕조에서 물을 한쪽으로 밀어내면 그 자리에 아래쪽 물이 올라와 채웁니다. 바람이 바다에서 그 일을 하는데, 올라온 물이 차갑고 영양분이 가득해서 세계적인 어장이 만들어집니다.

쉽게 말하면

에크만 수송과 지형류에서 결정적인 사실을 배웠습니다. 바람이 부는 방향과 실제로 해수가 실려 가는 방향이 다르다는 것입니다. 전향력 때문에 표층 아래의 물 전체를 합치면, 북반구에서 해수는 바람 방향의 오른쪽으로 실려 갑니다. 용승과 침강은 그 사실 하나에서 곧바로 따라 나옵니다.

연안을 생각해 봅시다. 해안선을 따라 바람이 불 때, 에크만 수송이 해수를 해안에서 '바깥쪽'으로 실어 내면 연안의 표층수가 부족해집니다. 물이 빠져나간 자리는 채워져야 하고, 옆에서 올 수 없으니 아래에서 올라옵니다. 이것이 연안 용승입니다. 반대로 수송이 해수를 해안 '쪽'으로 몰아넣으면 물이 쌓여 아래로 눌려 내려가는 침강이 일어납니다.

용승의 결과가 극적입니다. 올라온 심층수는 차갑습니다. 그래서 용승 해역의 수온은 같은 위도의 다른 바다보다 뚜렷하게 낮습니다. 그리고 결정적으로, 심층수에는 영양염이 풍부합니다. 수온 약층에서 보았듯 평소에는 이 영양염이 표층으로 올라오지 못해 넓은 바다가 오히려 척박합니다. 용승은 그 장벽을 뚫고 영양염을 빛이 드는 표층으로 배달합니다. 그러면 플랑크톤이 폭발적으로 번성하고, 그것을 먹는 물고기가 모여듭니다. 세계적인 어장들이 용승 해역에 몰려 있는 이유입니다.

이 구조가 얼마나 예민한지는 엘니뇨·남방진동에서 드러납니다. 무역풍이 약해지면 남아메리카 서안의 용승이 약해지고, 그 즉시 수온이 오르고 어획량이 무너집니다. 바다와 대기가 얼마나 촘촘히 맞물려 있는지를 보여 주는 사례입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

연안 용승이 만드는 어장

바람이 표층수를 먼바다 쪽으로 실어 내면 연안에서 차갑고 영양염이 풍부한 심층수가 올라옵니다. 빛이 드는 표층에 영양염이 공급되니 플랑크톤이 번성하고, 이를 먹이로 하는 물고기가 몰려듭니다. 세계에서 손꼽히는 어장들이 이런 용승 해역에 자리 잡고 있습니다.
예시 2

적도 용승

적도에서는 무역풍이 동에서 서로 붑니다. 에크만 수송은 북반구에서 오른쪽(북쪽), 남반구에서 왼쪽(남쪽)이므로, 적도를 경계로 해수가 양쪽으로 갈라져 나갑니다. 가운데가 비니 아래에서 물이 올라옵니다. 적도를 따라 차가운 물의 띠가 나타나는 것은 이 적도 용승 때문입니다.
예시 3

용승 해역의 해안이 서늘하고 안개가 잦은 이유

차가운 물이 올라오면 그 위의 공기도 아래에서 식습니다. 아래가 차가워지면 대기가 안정해져 상승 기류가 억제되고, 구름이 발달하지 못해 비가 잘 오지 않습니다. 대신 습한 공기가 차가운 수면에 닿아 안개는 잦습니다. 용승 해역 연안에 서늘하고 건조한 기후와 짙은 안개가 함께 나타나는 것은 그 때문입니다.

자주 하는 오해

바람이 부는 방향으로 물이 밀려나 용승이 생긴다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움육지에서 바다 쪽으로 바람이 불면 표층수가 밀려 나가 그 자리에 용승이 생긴다

실제로는표층 아래 전체를 합친 해수의 이동 방향은 바람 방향이 아니라 그 오른쪽(북반구)입니다. 그래서 용승을 일으키는 것은 해안선과 나란히 부는 바람인 경우가 많습니다.

전향력이 개입하기 때문입니다. 바람은 수면을 밀지만, 움직이기 시작한 물은 곧바로 오른쪽으로 휘고 깊이 내려갈수록 더 휩니다. 그 결과 순 수송 방향이 바람과 크게 어긋납니다. '바람 부는 쪽으로 물이 간다'는 직관을 버려야 실제 용승 해역의 바람 방향이 왜 해안선과 나란한지가 설명됩니다.

용승을 '물이 아래에서 밀어 올려서' 생기는 것으로 이해하기

이렇게 생각하기 쉬움심층의 물이 어떤 힘으로 위로 솟구쳐 올라온다

실제로는심층수가 스스로 올라오는 것이 아니라, 표층수가 빠져나간 빈자리를 메우기 위해 끌려 올라오는 것입니다.

심층수는 차갑고 무거워서 원래 위로 올라오려 하지 않습니다. 오히려 수온 약층이 그것을 붙들고 있습니다. 용승의 원인은 아래의 밀어 올림이 아니라 위에서의 빼냄입니다. 이 방향을 바로잡아야 '바람이 약해지면 용승도 약해진다'는 엘니뇨의 논리가 자연스럽게 이어집니다.