[해양] 해수 내 이온 - 염분과 표층 염분의 분포
본 글에서는 염분의 정의와 표층 염분의 농도에 대해 고등 지구과학 수준에서 얘기되는 정도로만 가볍게 짚으려 한다.
해수 내 이온에 대해서는 다음 글에서 더 자세히 다루었다.
[해양] 해수 내 이온에 대해
강물을 조리면 바닷물이 될까? 그렇지 않다. 구성하는 주요 이온들이 다르기 때문이다. 본 글에서는 1. 강물과 해수의 이온을 간단히 비교하고, 2. 해수로 이온이 공급되는 경로를 살펴보고, 3. 해
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(해당 글의 내용을 읽고자 하는 사람은 이미 본 글의 내용을 알 것 같아서 + 본 글의 내용을 찾으려는 사람은 해당 글만큼 깊이 있는 내용을 바라지 않을 것 같아서 따로 글을 작성하였다)
염분은 흔히 '해수 1L에 있는 염류의 g 수'를 일컫는다1. 염류는 해수 내에 녹아있는 이온을 의미하며, 대표적으로 Na, Cl, Mg, Ca, K 등이 있다. 염분은 주로 천분율로 표현되고 'psu' 단위를 사용한다.
염분비 일정 법칙과 염분의 측정
일반적으로 해수 내에서 주요 이온의 상대적인 비율은 일정하다. 즉, 지역에 따라 농도는 달라지나 염류 간의 비율은 일정하다는 것이다. 이를 염분비 일정의 법칙이라 한다.
예를 들어 설명하자면, 동해의 염분보다 사해2의 염분이 훨씬 높지만, 녹아있는 Na와 Cl 사이의 비율은 일정하다는 것이다.
용해된 염이 많을수록 전기전도도가 높아지는데, 현대에는 이런 전기 전도도를 사용해서 염분을 측정한다. 해수 내의 염류 중 특정 이온의 농도를 측정하면, 염분비 일정 법칙을 통해 전체 염분을 구할 수 있다. 주로 Cl- 이온을 이용한다.
표층 염분에 영향을 주는 요인
표층 염분은 크게 3 가지 작용에 의한 분포 특성을 보인다. 1) 증발량과 강수량, 2) 결빙과 해빙, 3) 담수의 유입이다.
편의를 위해 세 가지로 나누었지만, 근본적인 원인은 결국 '들어오는 물과 나가는 물의 차이'이다.
증발량이 많으면 염분이 높아지고3, 강수량이 많으면 물의 양이 늘어나므로 염분이 낮아진다. 즉, 표층 염분은 '증발량-강수량'에 거의 비례하며, 이는 위도와 관련이 있다. 대기 대순환에 대한 개념을 살짝 가져오자. 적도 부근에서 가열된 공기는 상승하여 30도 부근에서 침강하고, 극 부근에서 냉각된 공기는 침강하여 60도 부근에서 상승하는 순환을 이룬다. 적도 부근과 위도 60도 부근은 저압대4가 형성되고, 공기가 하강하는 위도 30도는 고압대5가 형성된다. 흔히 저기압에서는 구름이 형성되고 강수량이 많으며, 고기압에서는 날씨가 맑고 덥다고 한다. 즉, 적도와 60도 부근은 강수량은 많은데, 구름에 의해 증발은 줄어드므로 표층 염분이 낮아지는 환경이 된다. 반대로 위도 30도 부근의 고압대는 날씨가 맑고 더워, 강수량은 적고 증발량은 많아 표층 염분이 높아지는 환경이 만들어지는 것이다.
이러한 이유로, 표층 등염분선은 일반적으로 위도선에 나란하다. 여기에 국지적인 영향들이 추가된다.
해수의 결빙이 일어나면, 염류는 그대로인데 물이 줄어드는 상황이므로 염분이 높아진다. 반대로 해빙이 일어나는 지역에서는 담수가 유입되는 효과로, 염분이 낮아진다. 이 때문에 고위도 지역의 표층 염분은 '증발량-강수량'에 비례하지 않는 모습을 보이는 것이다.
마지막으로, 대륙 주변은 강물의 공급이 많으므로 염분이 낮아진다. 강물에도 중요한 이온들이 많이 포함되어 있지만, 그 양은 해수에 비해 매우 적으며 조성도 차이가 난다6. 이 때문에 일반적으로 대양의 중앙으로 갈수록 표층 염분이 높아진다. 즉, 동일 위도에서 강물의 영향을 받는 연안이 외양보다 낮은 표층 염분을 보이는 것이다. 한반도의 황해 염분 또한 중국에서 공급되는 다량의 강물에 의해 낮은 편이다.
추가적으로, 태평양보다 대서양의 염분이 높다. 이는 넓은 아시아와 유럽 대륙에서 증발된 물이 대부분 편서풍을 타고 태평양에 강수로 공급되고, 대서양 동쪽의 지중해에서 고염고온의 해수가 대서양에 공급되기 때문이다.
각종 영향들이 집약된 결과이다.
- (The mass of dissolved substances)/(The mass of water sample) [본문으로]
- 아라비아 반도에 위치한 매우 높은 염분의 해역. Google에 검색하면 흔히 바다에 사람이 떠서 신문을 읽는 사진을 볼 수 있다. 이는 높은 염분으로 인한 높은 밀도 때문에 가능한 현상. [본문으로]
- 국이나 찌개를 조리다 보면 물이 줄어들어 짭짤해지는 것을 생각해보라 [본문으로]
- 적도 저압대(=적도무풍대)와 한대전선대 [본문으로]
- 중위도 고압대. 고기압이라 바람이 잔잔해 배가 이동하기 힘들어 말을 버렸던 역사에서 Horse Latitude라고도 부른다 [본문으로]
- 이에 대해서는 본 글의 서문에서 언급한 다른 글에서 보다 자세히 다룬다 [본문으로]