Dissolved Oxygen at the Bottom Boundary Layer of the Ulleung Basin, East Sea

General consensus on typical vertical profile of dissolved oxygen in the Ulleung Basin is that dissolved oxygen concentration beyond 300 m decreases with increasing depth. However, the results of our observations in 2005 and 2006 revealed three different dissolved oxygen distribution types in the deep layer of the Ulleung Basin. The first type showed oxygen concentration decreasing with increasing depth (Type-1), the second showed oxygen concentration decreasing very sharply near the bottom boundary layer but constant in the bottom adiabatic layer (Type-2), the final was of the oxygen minimum layer above the bottom boundary layer (Type-3). Type-2 was the most common pattern in the Ulleung Basin. Type-1 was most common close to the Japan Basin, including the Ulleung Interplane Gap, while Type-3 was found around Dok do. Oxygen Consumption Rate (OCR) at surface sediment estimated using the dissolved oxygen distribution at the bottom boundary layer was $0.2{\sim}5.8\;mmol{\cdot}m^{-2}d^{-1}$, which coincided with OCR from direct sediment incubation. This implies that organic matter decomposition at surface sediment may play an important role in dissolved oxygen distribution patterns at the bottom boundary layer of the Ulleung Basin.

동해 울릉분지 해저 경계면의 용존산소

CTD를 이용하여 용존산소의 농도에 대한 연속적인 관측이 이루어지면서 용존산소 농도 분포의 fine structure에 대한 연구가 가능해졌다. 뿐만 아니라 altimeter로부터 해저 퇴적물 표면에 최대한 가까이 까지 관측이 가능해짐에 따라 해저 경계면에서의 용존산소 농도 분포에 대한 정보를 얻을 수 있게 되었다. 지금까지 동해 울릉분지의 용존 산소 농도의 수직 분포는 동해 북부의 일본 분지와는 수심 300 m 이하에서는 수심에 따라 지속적으로 감소하는 형태를 보이는 것으로 알려져 있다. 그러나 2005년부터 2006년까지 6회에 걸쳐 수심이 1000 m보다 깊은 지역에서 해저퇴적물 상부 100 m 이내의 수심까지 용존산소를 관측한 결과, 울릉분지 내의 용존 산소 농도의 수직분포형태는 3가지로 분류된다. 첫 번째는 지금까지 알려진 바와 같이 수심에 따라 지속적으로 감소하는 형태(Type-1), 두 번째는 Type-1과 같은 형태를 보이다가 해저 경계면 근처에서 급격히 산소의 농도가 줄어드는 형태(Type-2), 세 번째는 해저 경계면 상층에 용존산소 농도의 최소층이 존재하는 형태(Type-3)이다. 울릉분지 수심 1000 m 이상되는 지역에서는 분지 전반에 걸쳐 Type-2 형태로 분포하고 Ulleung Interplane Gap을 포함하여 일본 분지와 가까운 지역에서는 Type-1, 독도 인근 해역에서는 Type-3 형태의 분포를 보인다. 표층 퇴적물에서 유기물 분해를 전제로 해저 경계면의 용존 산소 분포를 이용하여 계산된 표층 퇴적물의 산소 소모율은 $0.2{\sim}5.8\;mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 실제 퇴적물 배양을 통해 얻은 산소 소모율 약 $1{\sim}9\;mmol\;m^{-2}d^{-1}$(정 등 2009; 이 등 2010b)와 일치하는 것으로 미루어 볼 때, 울릉분지의 전반에 걸쳐 Type-2와 같은 형태의 분포를 보이는 것은 울릉분지의 표층 퇴적물에서 높은 농도를 보이는 유기물의 분해가 일차적으로 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다.