• Ocean and Polar Research
• /
• 제34권3호
• /
• pp.287-296
• /
• 2012

In the theory of source-driven abyssal circulation, the forcing is usually assumed to be steady source (deep-water formation). In many cases, however, the deep-water formation occurs instantaneously and it is not clear whether the theory can be applied well in this case. An attempt is made to resolve this problem by using a simple reduced gravity model. The model basin has large depth change compared for its size, like the East Sea, such that isobaths nearly coincide with geostrophic contours. Deep-water is formed every year impulsively and flows into the model basin through the boundary. It is found that the circulation driven by the impulsive source is generally the same as that driven by a steady source except that the former has a seasonal fluctuation associated with unsteadiness of forcing. The magnitudes of both the annual average and seasonal fluctuations increase with the rate of deep-water formation. The problem can be approximated to that of linear diffusion of momentum with boundary flux, which well demonstrates the essential feature of abyssal circulation spun-up by periodic impulsive source. Although the model greatly idealizes the real situation, it suggests that abyssal circulation can be driven by a periodic impulsive source in the East Sea.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양공학회 2001년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.103-107
• /
• 2001

The major studies of an ocean circulation of the East/Japan Sea related to evaluate the feasibility and utilization of deep ocean water are reviewed. The major feature of surface current system of the East/Japan Sea is an inflow of the Tsushima Warm Current through the Korea/Tsushima Strait and the outflow through the Tsugaru and Soya Straits. The Tsushima Warm Current has been known to split into two or three branches in the southern region of the East/Japan Sea. In the cold water region of the East/Japan Sea, the North Korean Cold Current turns to the east near 39$^{\circ}$N after meeting the East Korean Warm Current, then flows eastward. The degree of penetration depends on the strength of the positive wind stress curl, according to the ventilation theory. Various current meter moorings indicate strong and oscillatory deep currents in various parts of the basin. According to some numerical experiments, these currents may be induced by pressure-topography or eddy-topography interaction. However, more investigations are needed to explain clearly the presence of these strong bottom currents. This study concludes the importance of topographical coupling, isopycnal outcropping, different wind forcing and the branching of the Tsushima Warm Current on the circulation of the East/Japan Sea.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제28권1호
• /
• pp.1-18
• /
• 2023

동해는 전 세계적으로 가장 빠른 수준의 온난화를 경험하는 해역 중 하나로서, 기후변화에 민감하게 반응할 뿐 아니라 대양에 비해 월등히 짧은 순환 주기를 가지고 있기 때문에 미래의 대양 환경 변화에도 중요한 시사점을 주는 것으로 알려져 있다. 그러나 동해 심층 해수의 특성과 순환의 변화 과정에 대한 연구는 동해 전역의 심층을 정밀하게 조사하기 위한 국제협력 프로그램이 자리잡고, 측정 장비의 분해능을 포함하는 관측기술과 수치모델 모의 능력이 크게 향상된 최근(1990년대 이후)에서야 본격화되고 있다. 여기서는 동해 심층 해수의 물리적 특성과 순환의 변화 과정에 대한 그간의 연구 결과를 요약하고, 향후 남은 과제를 제시하고자 한다. 동해는 내부에서 자체적으로 심층 해수가 생성되며 대양과 분리된 독특한 심층 순환 구조를 가진다. 동해의 수백 m 수심 아래에는 수온이 낮고(<1℃) 염분이 거의 일정(34.0-34.1)한 해수가 분포하기 때문에 오랜 기간 이 해수를 일본해고유수(동해고유수)로 명명된 단일 해수로 여겨 왔다. 그러나 1990년대 이후 정밀한 관측이 이루어지며, 동해 심층을 채우고 있는 해수가 적어도 3개의 서로 다른 물리적 특성을 가진 해수(중앙수, 심층수, 저층수)로 구성됨이 밝혀졌다. 이들 3개 해수의 물리적 특성과 해수 사이의 경계 수심은 항상 일정한 것이 아니라, 지난 수십 년 동안 유의한 수준의 변화를 겪어왔다. 동해 북부 해역의 대마난류 재순환, 해양-대기 열과 담수의 교환량, 해빙 형성에 영향을 받는 대류(심층사면대류 및 심층외양대류) 과정에 따라 심층 해수 생성에 뚜렷한 차이가 발생했기 때문이다. 생성된 심층 해수는 수심이 얕은 곳을 오른쪽에 두고 일본 분지에서부터 반시계 방향으로 울릉 분지, 야마토 분지를 차례로 거쳐 다시 일본 분지로 수송되며, 이 수평적인 심층 순환도 변화를 겪어 왔다. 수평적인 심층 순환은 동시에 남북 및 연직 방향의 순환(자오면 순환) 경로와 강도의 변화를 동반한다. 동해는 수천 년 규모의 순환 주기를 가지는 대양에 비해 훨씬 짧은 수백 년 혹은 그 이내의 순환 시간 규모를 가지기 때문에 동해 심층 해수의 물리적 특성과 자오면 순환의 급격한 변화를 더 뚜렷하게 볼 수 있을 것으로 기대 가능하다. 심층 및 자오면 순환 사이의 연계성, 대양과 동해의 유출입 해수 수송을 포함하는 동해 상층 순환과 심층 순환 사이의 연계성은 아직까지 잘 밝혀지지 않았다. 동해 심층 해수 수송의 경로와 강도를 지배하는 다양한 과정들에 대한 후속 연구들이 요구된다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.259-269
• /
• 2002

북서태평양과 동해에서 채취된 4개의 코어는 퇴적구조, 생물교란정도와 내부침식면을 기준으로 과거 1만년 부근에서 상부와 하부로 구분된다. 특히, 시코쿠분지의 코어 KT94-10 상부퇴적물은 낮은 퇴적율, 높은 생물교란작용, 내부침식면, 사엽층리 등으로 특징지워지는데, 이러한 퇴적특징의 조합은 저탁류퇴적층이나 반원양성 퇴적물과는 다른 저층류퇴적물로 해석된다. 그러나 하부는 저층류의 영향을 받은 퇴적층이 관찰되지 않고, 생흔화석만 관찰되는 무구조 니질층의 특징을 보인다. 한편 동해 코어(95PC3)에서는 어떠한 저층류 관련 퇴적물도 관찰되지 않는다. 상부는 생물교란 니질층으로, 하부는 엽층리 니질층으로 구성되어 있으며 환원적 환경을 표시하는 황철석을 포함하고 있다. 결과적으로 북서태평양과 동해 코어의 퇴적특징은 심층류순환이 10,000년 전부터 빨라졌음을 표시하고 있다. 또 같은 시기일지라도, 심층수순환은 동해보다 북서태평양이 더 활발함을 보여주고 있다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제18권4호
• /
• pp.266-276
• /
• 2013

바다-육지-대기로 이루어진 기후 시스템에서 가장 큰 탄소의 저장고는 바다이다. 바다가 대기로부터 탄소를 흡수하는 주요 수단은 생물 활동에 의한 것으로서, 광합성에 의해 유기 물질로 동화된 탄소가 해저로 침강하고 분해되는 과정에서 깊은 바다물은 탄소를 축적하게 된다. 이러한 탄소 수송 작용을 생물 펌프라 부르며, 해수면 탄소 농도를 낮춤으로써 대기 중 이산화탄소 분압을 낮은 상태로 유지해주는 중요한 기작이다. 생물 펌프에 의해 해저에 축적된 탄소는 해양 순환에 의해 해수면에 돌아오고, 해양-대기 기체 교환에 의해 대기로 배출된다. 바다가 대기와 소통하는 이산화탄소의 양은 과거 빙하기-간빙기 기후 변동과 관련하여 과거 수십만년동안 대기 중 이산화탄소 분압변화에 주도적인 역할을 하여 온 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 바다에서 일어나는 탄소 순환을 간단하게 소개하고, 해양 순환의 변화가 어떻게 탄소 순환을 변형시키고, 대기 중 이산화탄소에 영향을 미치는지를 기후 변동의 관점에서 살펴보고자 한다.

• Ocean and Polar Research
• /
• 제23권2호
• /
• pp.161-172
• /
• 2001

A model-to-model comparison is attempted between Princeton Ocean Model (POM) and Miami Isopycnic Coordinate Ocean Model (MICOM) as a first step to extend our knowledge of models' performances in studying the East Sea circulation. The two models have fundamentally different numerical schemes and boundary conditions imposed on these models are not exactly the same each other. This study indicates that MICOM has a critical weak point in that it does not reproduce the shallow surface currents properly while it handles the thermohaline processes and associated movements of intermediate and deep waters efficiently. It is suggested that the mixed layer scheme needs to be modified so that it can match with inflow boundary conditions in order to reproduce the surface currents properly in MICOM. POM reproduces the surface current pattern better than MICOM, although the surface currents in POM appear to undergo the unrealistic seasonal variation and have exaggeratedly large vertical scale. These defects seem to arise during the process of adapting POM to the East Sea, and removing these defects is left as a future task.

• Journal of the korean society of oceanography
• /
• 제37권3호
• /
• pp.117-124
• /
• 2002

Anthropogenic changes have been made to the water budget for the Mediterranean Sea as a result of river diversion projects. The decrease in freshwater inflow to the Mediterranean represents an effective increase in the overall net evaporation over the basin. Hydraulic control models for the exchange between the Mediterranean and Atlantic through the Strait of Gibraltar predict that the salinity of the Mediterranean should increase if the net evaporation over the Mediterranean increases. Increases in the salinity of the deep waters in both the western and eastern Mediterranean basins have been observed. The causes of such higher deep water salinity are attributed to increases in intermediate water salinity which are ultimately mixed down into the deep sea during wintertime buoyancy loss events. The pattern of the Mediterranean salinity increase is instructive for understanding how the water mass properties in a basin change over time as a result of anthropogenic changes.

• Journal of the korean society of oceanography
• /
• 제31권4호
• /
• pp.164-172
• /
• 1996

CREAMS (Circulation Research of the East Asian Marginal Seas) Expeditions have provided a rare opportunity to carry out precise measurements of salinity, temperature and chemical tracers extensively in all major basins of the East Sea (Japan Sea) in 1993-1996 for the first time in more than 60 years since Uda's investigation (Uda, 1934). Studies revealed unequivocal evidence that the East Sea Proper Water (ESPW), previously known as a single homogeneous water mass, is indeed made of several distinct water masses. CREAMS data further confirmed the earlier observations of Gamo et al. (1986) that properties in Deep Waters in the East Sea have been changing during at least the last 25 years. There is evidence, especially from the analysis of the DO profile, that these changes may result from a major change in the mode of deep water formation: from bottom water formation in the past to intermediate/deep water formation in recent years. The causes for these changes are not clear at the present time, but nay include natural variation and may also reflect recent global changes in regional scale. A moving-boundary box model is presented to describe current observations, predicting the turnover time of the total deep and bottom waters to the cold surface waters to be ${\sim}$80 years in 1996.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제19권2호
• /
• pp.99-108
• /
• 2014

동해 울릉도 북부의 우산해곡 사면역 2개 정점 K1, K2에서 2006년 9월부터 2007년 9월까지 시계열 해류 자료를 획득하였다. 자료 분석 결과 정점 K1과 K2 모두 심층에서 해저면 유속강화가 관측되었으며, 이 심층 유속장은 20일 주기의 변동성이 강하여 조사해역의 심층 흐름은 지형의 영향을 받은 topographic Rossby wave 현상에 지배되었을 가능성이 크다. 정점 K1의 상층에서 2007년 2월 이후부터 관측된 강한 흐름은 인공위성 관측 해수면온도 자료와 유속 자료상 변화를 비교한 결과 관측 해역에 소용돌이의 통과에 의한 것으로 보이며, 이 기간 동안에 중층과 심층에서의 유속장은 상층 유속장과 상관성이 낮아 소용돌이가 심층의 유동까지 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 각 정점 유향의 수직구조는 정점 K1 상층을 제외하고 수심이 깊어질수록 유향이 시계방향으로 회전하는 것으로 나타났다. 이러한 유속장의 수직구조 특성은 심층 유동이 정확하게 등심선을 따르지 않고 하향의 수직 유속 성분이 있음을 의미한다. 한편, 우산해곡을 통해 일본분지에서 울릉분지로의 심층 해수 유입의 직접적인 증거는 관측되지 않았다.

• Ocean and Polar Research
• /
• 제25권spc3호
• /
• pp.361-371
• /
• 2003

The effect of bottom friction on the steady wind-driven circulation in the Yellow Sea and the East China Sea (YSECS) has been studied using a two-dimensional numerical model with and without tidal forcing. Upwind flow experiment in YSECS has also been carried out with a schematic time variation in the wind field. The surface water setup and circulation pattern due to steady wind forcing are found to be very sensitive to the bottom friction. When the effects of tidal currents are neglected, the overall current velocities are overestimated and eddies of various sizes appear, upwind flow is formed within the deep trough of the Yellow Sea, forming a part of the topographic gyre on the side of Korea. When tidal forcing is taken into account, the wind-induced surface elevations are smoothed out due to the strong tide-induced bottom friction, which is aligned almost normal to the wind stresses; weak upwind flow is farmed in the deep trough of the Yellow Sea, west and south of Jeju. Calculation with wind forcing only through a parameterized linear bottom friction produces almost same results from the calculation with $M_2$ tidal forcing and wind forcing using a quadratic bottom friction, supporting Hunter (1975)'s linearization of bottom friction which includes the effect of tidal current, can be applied to the simulation of wind-driven circulation in YSECS. The results show that steady wind forcing is not a dominant factor to the winter-time upwind flow in YSECS. Upwind flow experiment which considers the relaxation of pressure gradient (Huesh et al. 1986) shows that 1) a downwind flow is dominant over the whole YSECS when the northerly wind reaches a maximum speed; 2) a trend of upwind flow near the trough is found during relaxation when the wind abates; 3) a northward flow dominates over the YSECS after the wind stops. The results also show that the upwind flow in the trough of Yellow Sea is forced by a wind-induced longitudinal surface elevation gradient.