해수의 성질

1. 해수의 성질

[평가원 출제 Code]
• 목표
해수의 물리적, 화학적 성질을 이해하고, 실측 자료를 활용하여 해수의 온도, 염분, 밀도, 용존 산소량 등의 분포를 설명할 수 있습니다.

1-1. 해수의 염분

1) 염분

해수 1kg 속에 녹아 있는 염류의 양을 염분이라고 하며, 단위는 psu(실용 염분 단위)를 사용합니다. 전 세계 해양의 평균 염분은 약 35psu이지만, 염분은 여러 요인들에 의해서 변할 수 있기 때문에 지역마다 조금씩 다른 값이 나타납니다.

 

① 해수 속 염류의 양
NaCl>MgCl2>MgSO4>···

 

② 표층 염분의 변화 요인
• (증발량-강수량)이 증가하면, 염분은 증가합니다.
• 하천수의 유입량이 증가하면 염분은 감소합니다.
• 해수가 결빙되는 해역은 염분이 증가합니다.
• 빙하가 해빙되는 해역은 염분이 감소합니다.

2) 위도별 표층 염분의 분포

• 적도 해역은 저기압이 발달하여 강수량이 증발량보다 많으므로 표층 염분이 낮습니다.
• 중위도 해역(위도 20°~30°)은 고기압이 발달하여 증발량이 강수량보다 많으므로 표층 염분이 높습니다.
• 고위도 해역(위도 60° 부근)은 저기압이 발달하여 강수량이 많고, 수온이 낮아 증발이 잘 일어나지 않으므로 표층 염분이 낮습니다.
• 극 부근 해역은 고기압이 발달하지만 빙하가 녹은 물이 흘러들어 표층 염분이 낮습니다.

[ConFer]
• 염류
해수 속에 녹아 있는 성분들을 염류라고 합니다.

 

• 염분의 구성
$ Cl^{-} $과 $ SO_{4}^{2-} $은 해저 화산이 분출할 때 나오는 화산 기체가 녹아 해수에 공급되며, $ Na^{+} $, $ Mg^{2+} $, $ Ca^{2+} $, $ K^{+} $ 등은 지표를 이루는 암석이 풍화되어 물에 녹아 해수에 공급됩니다.

 

• 대륙부의 표층 염분
대륙 주변부는 하천수의 유입량이 많아 대양의 중앙부보다 표층 염분이 낮습니다.

 

• 염분비 일정 법칙
각 해양에서 염분은 서로 다르지만 해수에 녹아 있는 주요 염류들의 상대비는 모든 해양에 걸쳐 거의 일정하다는 법칙입니다.

1-2 해수의 온도

1) 위도에 따른 해수의 표층 수온

• 해수의 표층 수온은 태양 복사 에너지의 영향을 받기 때문에 표층 해수의 등수온선은 대체로 위도와 나란하게 나타나며, 저위도에서 고위도로 갈수록 수온이 낮아집니다.

 

• 대륙과 해양의 분포와 해류의 영향으로 표층 해수의 등수온선이 위도와 나란하지 않는 해역이 부분적으로 나타납니다.

2) 깊이에 따른 수온 분포

해수의 층상 구조

① 혼합층
• 태양 복사 에너지에 의해 가열된 따뜻한 해수층으로 바람에 의한 혼합 작용으로 깊이에 따른 수온 변화가 작습니다.

• 바람이 강할수록 혼합층은 두껍게 나타납니다.

 

② 수온 약층
• 수심이 깊어짐에 따라 수온이 낮아지는 층으로 매우 안정하여 대류 운동이 없고, 혼합층과 심해층 사이의 물질과 에너지 전달을 억제하는 역할을 합니다.

 

• 저위도와 중위도 해역은 표층과 심층의 온도 차이가 커서 수온약층이 잘 발달하지만, 고위도 해역은 표층과 심층의 온도 차이가 거의 없어 수온에 따른 층상구조가 발달하지 않습니다.

 

③ 심해층
• 태양 복사 에너지가 도달하지 않아서 수온이 낮으며 계절이나 깊이에 따른 온도 변화가 거의 없는 층으로 모든 해역에서 나타납니다.

 

• 해수 총 부피의 80%를 심해층이 차지합니다.

[ConFer]
•수심에 따른 태양 복사에너지 흡수량
해수면에 입사되는 태양 복사 에너지양의 약 50%는 수심 1m 이내에서 흡수되고, 약 85%는 수심 10m 이내에서 흡수되며, 약 99%는 수심 100m 이내에서 흡수됩니다. 수심 300m 이상에는 태양 복사 에너지가 거의 도달하지 않습니니다.

1-3. 해수의 밀도

1) 해수의 밀도

① 해수의 밀도는 주로 수온과 염분에 따라 결정되며, 수온이 낮을수록, 염분이 높을수록 밀도가 큽니다.

② 해수는 여러 염류들이 용해되어 있어 순수한 물보다 밀도가 큽니다. 해수의 밀도는 약 1.020g/cm~1.030g/cm으로 순수한 물보다 약 2%~3% 더 큽니다.

2) 수온- 염분도(T-S도)

① 수온-염분도는 수온과 염분의 변화에 따른 등밀도 곡선의 변화를 나타낸 그림입니다.

② 일반적으로 수괴는 밀도가 다르기 때문에 서로 만나도 쉽게 섞이지 않으며, 긴 거리와 오랜 기간 동안 그 특성을 유지합니다. 그러므로 수온-염분도를 이용하면 수괴의 특성뿐만 아니라 이동을 추적할 수 있습니다.

 

[ConFer]
• 밀도 약층
깊이에 따라 밀도가 급격히 증가하는 층으로 수온약층과 거의 일치합니다.

 

• 북극 부근의 밀도 분포
북극 부근에서는 육지에서 강물이 대량 유입되기 때문에 같은 위도의 남극보다 염분이 더 낮습니다. 이 때문에 북극 부근에서 밀도는 수온과 반비례하지 않습니다.

 

• 수괴
수온, 염분, 밀도 등의 성질이 비슷한 해수 덩어리를 말합니다.

1-4. 해수의 용존 기체

1) 용존 기체의 농도

기체의 용해도는 온도가 낮을수록 증가하므로 해수면에서의 용존 기체의 양은 수온이 낮은 지역일수록 많습니다.

2) 용존 산소

• 용존 산소량은 대기와 접해 있으며 해양 생물이 광합성을 하는 표층에서 가장 높습니다.

• 이후 수심 약 1000m까지는 수중 동물이 호흡을 하면서 산소를 소비하므로 용존 산소량이 크게 감소합니다.

• 수심 1000m보다 깊은 곳에서는 수심이 깊어질수록 산소를 소비하는 동물의 수가 감소하고, 극지방의 표층에서 침강한 차가운 해수가 유입되므로 용존 산소량은 점점 증가합니다.

3) 용존 이산화 탄소

• 이산화 탄소는 산소보다 물에 잘 녹는 기체로 대기에서 해수 표면으로 녹아들지만 표층에서는 해양 생물의 광합성에 의해 소비되므로 표층에서는 이산화 탄소의 농도는 낮습니다.

• 수심이 깊어질수록 광합성에 의한 이산화 탄소의 소비가 줄어들고, 수중 동물의 호흡과 차가운 극지방의 표층 해수가 침강하여 유입되므로 농도가 점차 증가합니다.

 

[ConFer]
• 용존 기체
해수에 녹아 있는 산소, 이산화 탄소 등과 같은 기체를 용존 기체라고 합니다.

1-5. 우리나라 주변 해수의 성질

1) 표층 수온

• 표층수온은 2월보다 8월에 높습니다.
• 남북 간의 표층 수온 차이는 8월보다 2월에 큽니다.

2) 표층 염분

• 표층 염분은 2월보다 8월에 대체로 낮습니다.
• 표층 염분은 연안보다 외해에서 대체로 높습니다.

3) 황해

• 평균 수심이 얕고 대륙의 영향을 많이 받아 표층 수온의 연교차가 크게 나타납니다.
• 육지에서 유입되는 강물이 많기 때문에 표층 염분이 가장 낮습니다.

4) 남해

• 난류의 영향으로 수온이 높으며, 표층 수온의 연교차가 작게 나타납니다.
• 염분이 높은 해류의 영향으로 표층 염분이 가장 높습니다.