바다의 심층 해수순환이라는 열염분순환에 대하여

바다에서 일정 범위에 걸쳐 균일한 수온과 염분을 가진 해수의 덩어리를 수괴라고 합니다. 하나의 수괴는 특정한 밀도를 가지며, 이웃한 서로 다른 수괴들 사이에 밀도의 차이가 있으면 이로 인한 수괴의 이동이 발생합니다. 밀도가 큰 수괴는 아래로, 밀도가 작은 수괴는 위로 움직입니다. 밀도 차이에 의한 해수의 이동은 주로 바다의 표층에서 차갑고 무거운 물이 형성되어 깊은 곳으로 가라앉는 것으로 시작됩니다.

해수의 밀도가 주로 수온열과 염분에 의해 결정되는 까닭에 밀도 차이에 의한 해수순환을 흔히 열염분순환이라고 부릅니다. 해저까지 가라 앉는 무거운 물이 형성되는 곳은 극지역의 매우 제한된 몇 곳에 국한합니다. 이곳에서는 차가운 공기에 의해 냉각되거나 해빙의 형성으로 염분이 증가함에 따라 높은 밀도의 물이 형성됩니다. 남극대륙의 반폐쇄 만인 웨델해에서는 남극저층수가 형성됩니다.

표면해수의 수온은 -1.9도 까지 냉각되고 염분은 34.62%로서 이 수괴는 대양에서 가장 무거운 물이 되어 바닥까지 가라앉습니다. 이 남극저층수는 북대서양에서는 그랜드뱅크스가 위치한 북위 45도의 해저 까지, 태평양에서는 알류샨열도가 위치한 북위 50도의 해저까지 추적되고 있습니다. 염분과 수온에 의해 결정되는 밀도의 영향은 대서양으로 흘러나가는 지중해의 물에서 잘 나타납니다. 지중해는 증발이 강수보다 많아 염분이 최대 38%에 이릅니다.

이러한 높은 염분 때문에 수온이 평균 약 13도로 비교적 높음에도 불구하고, 지브롤터해협을 지나 대서양으로 흘러나가면서 아래로 가라앉습니다. 가라앉으면서 이 물은 동부 북대서양의 차갑고 염분이 낮은 물과 혼합되어, 약 1,100m의 수심에서 수평적으로 확장됩니다.

지중해의 염분이 높은 물이 흘러들어오는 까닭에 대서양의 해수는 다른 대양의 해수에 비해 염분이 높습니다.

이렇게 높은 염분의 해수는 멕시코만류에 의해 북쪽으로 옮겨지며, 노르웨이해의 그린란드 부근 해역에서 냉각되어 수온이 0도 이하로 떨어집니다. 이렇게 형성된 차갑고 무거운 수괴는 가라앉아 대서양 바닥을 따라 움직이며, 이 물은 북대서양심층수라고 불립니다.