열염순환과 수직순환 - 모두를 위한 해양 리터러시

열염순환

앞서 살펴본 바다 표층의 수평 방향의 해류와 함께 바닷물은 수직 방향으로도 순환하고 있다. 그린란드와 노르웨이 인근과 남극해의 웨델해와 로스해의 바닷물은 매우 차갑고 염도가 높아 밀도가 상대적으로 높다. 이렇게 밀도가 높은 바닷물은 해저로 침강해서 전세계 바다의 해저로 흘러간다. 이렇게 흘러간 심층수는 아주 천천히 전세계 해안 곳곳에서 상승하며 다시 표면의 해류를 따라 흐른다.

그린란드 인근의 북대서양과 남극해의 바닷물의 밀도가 높아지는 건 적도 부근에서 극지방으로 오는 난류가 수송 도중 증발로 인해 염도가 높아지고 수온이 낮아지기 때문이다. 대서양 북쪽과 남쪽에서 침강한 바닷물은 대서양 남쪽에서 인도양과 남태평양을 거쳐 순환한다.

온도와 염분의 차이로 나타나는 밀도의 차이는 그렇게 크지 않아서, 가장 높은 곳과 낮은 곳의 차이가 단 3% 정도에 불과하다. 따라서 침강류와 심층순환류의 속도는 해류에 비해서도 매우 느려 침강류는 초당 10cm, 심층순환류는 초당 1cm 정도이다. 따라서 전 세계의 바다를 한 번 순환하는 데에만 약 1,000년에서 1,500년 정도 소요될 것으로 추산하고 있다.
그럼에도 불구하고 심층순환류는 저위도의 열을 고위도로 운반하고, 심해에 산소를 공급하는 역할을 수행하여 지구 기후 조절과 바다 생태계에 큰 역할을 하고 있다. 예를 들어 그린란드 해역에서 발생한 침강류로 인해 평형 유지를 위해 멕시코 만류가 북쪽으로 올라와 인근 바다를 덥히는 역할을 한다. 일부 과학자들은 기후변화로 인해 그린란드 대륙빙하가 녹은 민물이 인근 바다에 대량으로 유입되면 열염순환이 약화되어 멕시코 만류가 약해져 유럽 지역에 잦은 한파를 불러올 수 있다고 경고하고 있다.

용승

용승은 표층수가 이동한 자리를 채우기 위해 심층수가 올라오는 현상이다. 용승이 특히 중요한 이유는 바다에서 1차 생산을 제약하는 조건인 질산염과 인산염 등 영양염이 심층수에 풍부하기 때문이다. 따라서 용승이 일어나는 해역은 좋은 어장으로 알려져 있다. 용승이 일어나는 지역은 바람이 해안과 평행하게 부는 지역이다. 해안선을 따라 바람이 불면 에크만 수송에 의해 표층수가 해안에서 수직 방향으로 움직인다. 이렇게 이동한 표층수를 채우기 위해 심층수가 올라오는 것을 해안용승이라 부른다. 침강과 마찬가지로 용승 또한 매우 느려서 하루에 5에서 10미터 정도의 속도로 일어나 측정하기가 쉽지 않다.