동한만을 중심으로 한 동해 북서해역의 계절별 및 연별 표층해황 특성을 고찰하였다. 동한만의 계절별 해황은 춘계에 동한난류수의 세력이 우세하다가 하리에 북한한류의 강화와 더불어 냉수역이 발달하는 형과, 봄부터 냉수의 세력이 탁월하다가 여름이 되면서 동한난류수의 영향을 받는 형의 두가지 유형을 보인다. 경년변동 특성도 동한난류와 북한한류간의 흐름의 상대적 세기와 유로에 따라 4가지 유형으로 분류된다. 각각의 경우, 동한만 부근에는 대ㆍ소규모의 저기압성 냉수과 혹은 고기압성 난수과가 발달하는 것이 한 특징이다.
겨울철 동해 북부해역은 저층냉수의 형성역으로 간주될 수 있다. 이러한 저층냉수의 형성으로 인한 동해 순환계의 변화를 조사하기 위해 본 연구에서는 실제 해저지형과 흡사한 2층 해양모델을 사용하였다. 먼저 유입-유출만을 고려하여 동한난류의 형성을 살펴보았고, 이후 동해 북부해역에 냉수형성을 고려하여 냉수의 움직임 및 이것이 동한난류에 미치는 영향을 조사하였다 냉수의 형성으로 인한 경계면의 상승은 냉수형성 지역으로부터 내부 Kelvin파의 형태로 전파하여 약 7개월 후에는 동해 전 연안역의 경계면이 상승하게 되어 경압효과를 강화시켜, 점차적으로 상충에는 시계방향의 순환류가, 하층에는 반 시계방향의 순환류가 강화된다. 즉 냉수의 형성으로 인해 상층에는 한국 동해안을 따라 북상하는 동한난류가 강화되며 하층에서는 남향류가 강화되는 결과를 초래한다.
동한난류 주변 해역의 해색전선과 수온전선의 공간적 분포 특성을 CZCS와 AVHRR 위성자료를 이용하여 살펴보았다. 동한난류 주류의 난수 streamer 주변 해역의 색소농도와 SST의 공간적 분포를 살펴본 결과, 식물플랑크톤의 흡수보다는 황색물질이나 용존유기물질과 같은 부유물질에 의해 높은 색소농도를 나타낸 연안냉수해역, 연안의 부유물질에 의한 영향과 식물플랑크톤에 의한 영향이 혼합된 특성이 나타난 색소농도가 높은 수온전선의 냉수해역, 외해수의 특성과 유사한 순수한 식물플랑크톤의 영향에 의해 색소농도가 높은 난수중첩해역, 식물플랑크톤의 홉수에 의해 지배를 받고 있으나 색소농도가 적은 난수해역, 식물플랑크톤의 흡수에 의한 영향으로 색소농도가 높은 외해해역의 5개 범주로 구분할 수 있었다. 동해안을 따른 연안냉수해역의 높은 색소농도의 확장은 동한난류의 흐름에 크게 영향을 받고 있으며, 동한난류의 난수 내부에 있는 낮은 색소농도와 분리된다. 또한, 동한난류해역 주변의 색소 농도와 SST 사이의 관계는 전체적으로, 색소농도가 높은 곳은 수온이 낮은 곳에 나타나고 있으며, 색소농도가 낮은 곳은 수온이 높은 곳에서 나타났다. 색소농도가 가장 높게 나타난 것은 수온전선해역 냉수쪽에서 가장 높은 550nm 반사와 비교적 높은 443nm 흡수와 일치하는 일반적인 연안수와 같이 식물플랑크톤 단독으로 나타나는 것이 아니라 부유물질과 동시에 나타났다. 그리고, 또 다른 색소농도의 높은 농도가 외해수에서 나타난 것과 유사하게 난수 streamer 내부에서 나타났으며, 이것은 연안의 부유물질의 영향은 거의 받지 않은 식물플랑크톤에 의해 색소농도가 높은 것을 알았다. 동한난류 해역과 같이 색소농도가 높은 해역에서 SST와 색소농도 영상만으로 복잡한 물리 생물학적인 현상에 기인한 모든 현상을 이해하기는 어렵지만, 광범위한 해역에서 이러한 현상을 이해하는데 위성자료는 효과적인 수단으로 판단된다. 또한, 현재 운용중인 NASA의 Seastar에 탑재된 SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of·view Sensor)에 의한 보다 정확한 식물플랑크톤 색소농도 자료는 현장에서 측정된 관측자료와 더불어 동한난류 해역의 물리$\cdot$생물학적인 시공간변동을 이해하는데 많은 도움을 줄 것이라 사료된다.
동한난류의 이안 및 북한 한류의 생성을 규명하기 위하여 간단한 역학모델을 수립 하였다. 본 모델에서는 해류가 유입·유출 조건에 의하여 형성되고 국지적인 힘에 의 해 변형된다. 기본방정식의 해로서 유입-유출에 의해서 만 형성되는 유입-유출 모드와 국지적인 힘에 의해서만 형성되는 국지 모르를 얻었다. 분석결과, 표면냉각과 양의 부 호를 갖는 바람 응력와도가 동한난류이안 및 북한 한류형성을 일으킴이 밝혀졌다. 이 사실은 동해에서의 열교환 및 바람 응력장에 대하여 현재까지 알려진 바와 부합된다.
한국 동해안을 따라 북상하는 동한 난류가 울릉 분지내의 난수괴(Warm Core)에 직접적인 영향을 미치는지를 알아보기 위해서 그 경로의 시간적 변화를 조사해 보았다. 수산진흥원에서 13년간(1975-1987) 관측된 loom 수심의$10^{\circ}C$ 등온선 분포와 $2^{\circ}C$ 수심 분포도, 200m 수심의 수온 분포도를 사용해서 난수괴의 중심위치와 동한 난류의 북상 여부를 결정했다. 동시에 천기도에서 계산된 해상풍으로 동해 전반에 걸친 월 평균 wind stress curl값을 구하고 Sverdrup balance를 이용해 유선함수값을 구했다. 그 결과 동한 난류의 경로는 항상 일정하지 않고 시간에 따라 변하며 퐁한 난류가 동해 연안을 따라 북상하지 않는 기간에도 난수괴는 동한 난류와 무관하게 존재함을 알 수 있었다. 유선함수 분포를 통해 대마 난류의 분지 및 동한 난류의 북상에 미치는 해상풍의 영향을 알아본 결과 대마 난류의 세기가 약한 4월에 한달 전의 해상풍에 의한 해수의 이동으로 동한 난류의 북상이 저지될 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 Sverdrup transport와 난수괴의 위치는 상관성이 별로 없었으나 여름철 수산진흥원 조사 해역중 $38^{\circ}N$를 통해 흐르는 남향류는 동해 북부 해역의 찬 해수가 극전선 남쪽의 영구수온약층 밑으로 내려오면서 난수괴의 열구조와 위치에 영향을 미칠 가능성을 말해준다.
지금까지의 연구 결과를 토대로 하여 대마난류의 순환역학에 관한 몇 가지 쟁점들을 정리해 보고 향 후 해결할 문제점들을 짚어보는 기회로 삼고자 하였다. 주요 관심 사항은 대마난류의 형성, 그 수송량의 계절변동 및 동해 내부에서의 분지 현상이다. 대마난류는 북태평양 아열대순환의 일부로서 북태평양 전지구적 바람장에 의해 형성된다. 그러나 마찰, 만의 지형, 장벽효과 등에 따라 그 수송량은 민감하게 변한다. 수송량의 계절변동에 대해서는 여러 학자들에 의해 많은 요인들이 제시되어 왔으나 아한대 바람장이 이와 가장 밀접히 연관되어 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나 향후, 아한대 바람장 뿐만 아니라 아열대 바람장까지를 포함한 북태평양 전체 바람장과의 관계를 보여줄 수 있는 연구가 필요해 보인다. 대마난류의 두 분지인 동한난류와 일본연안류의 형성 기작으로서 그동안 서안강화 현상과 해저지형 효과가 가장 유력하게 제시되어 왔다. 그러나 서안강화는 동한난류의 계절변동을 설명할 수 없다는 문제점을 갖고 있음으로 이를 대체할 다른 기작에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.
HYCOM 재분석 자료를 이용하여 동해에서 2003년과 2014년에 장기간 지속되었던 두 개의 난수성 에디를 선정하여 각각 WE03과 WE14로 명명하고 비교 분석하였다. 두 난수성 에디가 형성되는 시기는 동한난류가 평년에 비해 북상하는 것으로 나타났으며, 이들 난수성 에디는 동한난류와 아한대전선의 상호작용을 통해 상대적으로 수심이 얕은 한국대지 해역에서 생성되었다. 겨울철 연직 혼합에 의해서 난수성 에디의 중심부는 수심 150 m까지 $13^{\circ}C$, 34.1 psu 가량의 균질한 특성을 보였다. WE03이 생성된 후 이듬해인 2004년에 대한해협 서수도를 통해 동해로 유입되는 해수의 양이 평년에 비해 많았으나 WE14가 생성된 후 이듬해인 2015년에는 대한해협 서수도를 통해 동해로 유입되는 해수의 양이 평년에 비해 많지 않았다. 이에서 대마난류가 난수성 에디에 열과 염을 공급하지만, 난수성 에디의 장기 지속에는 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 두 난수성 에디는 울릉도 부근에서 1년 6개월 이상 유지되었는데, 두 에디의 이동경로에 있어 특별한 공통점은 보이지 않았다. 울릉분지 부근에서는 동한난류의 사행 등으로 크고 작은 에디가 계속 생성된다. 장기간 존속하는 난수성 에디는 특별한 외적 요인에 의해서 생성되는 것이 아니라, 동한난류 또는 동한난류가 사행하는 과정에서 생성된 에디와의 상호작용을 통해 생성된 것으로 보인다. 동한난류가 평년에 비해 북상했던 시기에 장기간 지속된 난수성 에디가 항상 발생하지는 않았다는 점이 위와 같은 결론을 뒷받침한다.
1993년에서 1997년까지의 위성고도계 자료(Topex/Poseidon)를 이용하여 한반도 주변해역의 해면 변화와 표층흐름을 조사하였다. 해면변화를 보면, 동해에 비해서 서해와 남해는 항상 상대적으로 높았다. 전 조사 기간에 걸쳐서 서해는 북부와 남부 해역에서 각각20-30cm와 18-24cm의 변화범위를 보였으며, 남해는 제주도 북서부 해역에서는 15-20cm 그리고 쓰시마섬 남서부 해역에서는 10-15cm의 변화범위를 각각 나타내었다. 서해의 경우에 황해난류의 표층 유입류와 해저 지형류의 영향을 받아 높은 변화를 보였다. 남해의 경우는 변화가 일어나는 두 곳 모두가 근원적으로는 쿠로시오 해류의 흐름에서 분기된 지류들의 흐름(제주난류와 동한난류) 때문에 해면변화를 보였다. 표층 순환은 동해에서 북한한류, 동한난류와 쓰시마 난류와 관련한 세가지 와류운동이 두드러지게 나타났다. 와류운동은 기본적으로 표층 순환에서 해류의 영향을 받았다; 원산만 앞바다의 반시계방향(0.03 cm/sec)의 흐름은 북한한류, 울릉도 남서쪽 해역의 시계방향(0.06 cm/sec)의 흐름은 동한난류, 그리고 쓰시마섬 북서쪽 해역은 쓰시마 난류와 각각 관계되어있는 것으로 보인다.
세밀한 격자망과 정교한 개방경계 조건을 적용하고 실측 수온 염분치를 직접표층 에 적용하여 동해순환을 수치 모델화 하였다. 동해의 특징적인 현상들이 성공적으로 재현되었으며 특히 북한 한류와 동한난류가 더욱 뚜렷하여 졌다. 특기할 만한 사실로 는 울릉난수괴와 중층 저염분수가 재현되었다는 것이다. 전자는 동한난류의 바깥쪽에 서 국지적으로 생성된 시계방향의 재순환류와 연관되어 있고 후자는 동해 북, 북서 연 안역에서 침강으로 형성되어 강한 중층해류에 의해 연안을 따라 남족으로 이동된다. 모델에서는 또한 일본 연안류가 강한 계절변화를 보여서 겨울에는 순압, 여름에는 경 압구조를 나타냄을 보였으며 이 때 여름에 나타나는 강한 중층 반류가 흥미롭다. 모델 에서는 또한 동해 순환의 거시적 특징을 지워 주는데 북쪽의 반시계 방향 순환역과 남 쪽의 시계방향 순환역이 그것이다. 이들은 동해에서 국지적인 순환역학의 중요성을 시 사한다. 그러나 본 모델에서는 동한난류의 이안점이 실제보다 북쪽에 치우쳐서 나타나 는 것을 완전히 해결하지는 못하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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