남극저층수(南極底層水/Antarctic Bottom Water)

전번의 글과 마찬가지로 이번도 오시마(大島)교수님께서 쓰신 글을 번역해봤습니다. 제가 오역한 곳이 있을 수도 있다는 것을 알아두시길 바랍니다. 교수님께서 쓰신 원문(일본어)은 여기에 있습니다.
이번은 남극저층수(南極底層水/Antarctic Bottom Water)에 관한 해설입니다.
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세계에서 가장 큰 해양순환은 남극해와 북대서양의 2군데에서 무거운 물이 가라앉고 해양 심층 전체로 번지면서 천천히 솟아나는 순환(해양심층순환)입니다. 이 두 무거운 물 남극저층수(南極底層水/Antarctic Bottom Water)와 북대서양심층수(北大西洋深層水)중에서 더 차갑고 무거운 물은 남극저층수이고 전세계 심층으로 번져 있습니다. 남극저층수 기원의 물은 전해양에서 36%도 차지하고 북대서양심층수 기원의 물의 갑절 있는 것이 최근의 연구로 나타나고 있습니다. 태평양에서는 2000 미터보다 깊은 곳에 있는 해수는 수온이 2도이하이고 그 대부분을 남극심층수 기원의 물이 차지하고 있습니다. 무거운 물이 가라앉는 정도가 약해지거나 가라앉는 장소가 달라진다면 해양심층순환도 변화해 버립니다. 바다가 가지고 있는 열용량은 너무 커서 그런 일이 일어나면 지구의 기후가 크게 변화해 버립니다. 실제로 먼 옛날에는 심층순환이 현재와는 다른 시기가 있었고 그 때문에 지구 기후가 크게 다르던 것이 시사됩니다. 이번에는 세계중에서 가장 무거운 남극저층수에 대해서 조금 자세하게 설명하려고 합니다. 

Fig.1 "해빙 생산 공장"인 연안 빙호

북대서양심층수는 차가워지는 뿐으로 심층까지 가라앉는 무거운 물이 만들어지는데 그에 반해 남극저층수는 해빙(海氷)생성 때문에 무거운 물이 만들어집니다. 다만 남극해의 어디에서도 저층수가 만들어지는 것은 아닙니다. 중요한 것은 연안 빙호(氷湖)라고하는 장소에서 만들어지는 대량의 해빙 생성입니다. 연안 빙호란 생성된 해빙이 바람이나 해류를 따라 잇달아 앞바다로 떠내려가며 박빙 해역이 유지되는 장소입니다. 보통 해빙은 어느 정도 두꺼워지면 자신의 단열 효과 때문에 그 이상은 성장하지 않습니다. 하지만 연안 빙호에서는 해빙이 충분히 성장하기 전에 앞바다로 운반돼 버리기 때문에 박빙이 유지돼서 대기(大氣)가 대량의 열을 계속 빼앗습니다. 빼앗겨진 열에 비례하여 해빙이 생성되기 때문에 빙호에서는 대량으로 만들어집니다. 연안 빙호는 말하자면 "해빙 생산 공장"이라고 할 수 있습니다. 해빙이 만들어질 때에 해수중 염분의 대부분이 해빙에서부터 배출되기 때문에 염분이 높은 무거운 물이 만들어집니다. 남극대륙 주변에 있는 연안 빙호에서는 대륙에서 오는 차가운 대기(大氣) 때문에 대량의 해빙이 만들어지므로 대륙붕에서는 무거운 (밀도가 높은) 물이 생성됩니다. 특히 무거운 물이 만들어지는 해역에서는 고밀도수(高密度水)가 육붕 사면(斜面)을 내려가면서 저층(底層)으로 가라앉아서 남극저층수가 만들어집니다(Fig. 1). 

Fig.2 남극저층수 생성 해역과 유출 경로

지금까지의 연구에 근거해 남극저층수의 생성 해역과 그 유출 경로를 모식적으로 보이는 도표가 Fig. 2입니다. 남극저층수의 생성 해역으로는 로스 해, 웨델 해, 그리고 아델리랜드 앞바다가 3대 생성 해역으로 알려집니다. 하지만 각각 해역에서 얼마나 저층수가 만들어지는지는 아직 대충 견적밖에 없고 반드시 잘 알고 있다고 하지는 못 합니다. 북대서양심층수에 대해서는 그 생성 해역이 구주에 가까워서 관측도 연구도 많고 그 실태를 꽤 잘 알게 되고 있지만 가기 어렵고 관측도 어려운 남극저층수에 대해서는 아직 모르는 것도 많습니다. 저층에 있는 해수의 성질을 분석해서 남극저층수 생성 해역을 추정하는데 그 분석의 결과 위에 쓴 세 생성 해역 밖에 동남극에도 넷 생성 해역이 있겠다고 시사됩니다. 그런데 그 곳이 동남극의 어디에 있는지 잘 몰랐습니다. 그렇지만 바로 저희 홋카이도 대학교 저온과학연구소 해양연구 그룹이 쇼와 기지(昭和基地) 동쪽 1,200km에 있는 Cape Darnley 앞바다가 그 넷 남극저층수 생성 해역인 것을 나타내고 있습니다 (현재도 관측 연구가 진행되고 있습니다). 전 해양 저층에서 가장 많은 양을 차지하고 있는 남극저층수. 이것에 관해서는 아직 모르는 것이 많아서 매력적인 연구대상입니다.


도표들은  오시마 교수님에게서 사용허가를 받아서 사용하고 있습니다.