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제목 동해 : 기후 변화에 따른 지구 해양 순환과 생태계 반응의 미래를 보는 창?
등록일 2017-03-17 조회수 582
저자 김규범 교수
첨부파일 EAST 전체 연구 개요.JPG [46744 byte]

향후 동해 연구는 해수 순환 - 영양염 이동/오염/순환 - 생태계 반응 - 유기물 생성/분해/이동 - 무기탄소의 이동/분배/순환을 종합적으로 이해하여 해수의 자오면 순환 변화, 동해의 산소 감소, 산성화, 생태계 변화를 이해하고 예측할 계획이다. 거의 폐쇄된 전 대양의 모형인 동해에서의 이 연구 결과들은 동해의 해양 특성 이해, 주변 기상에의 영향, 수산업 영향 등에 대한 대응을 위해 필요할 뿐만 아니라 전지구 해양의 미래 해수 순환 변화 및 생지화학적/생태학적 반응에 대한 실마리를 제공해 줄 것으로 판단된다.

  

동해는 애국가에서도 가장 먼저 나오는 단어이자 항상 우리 곁에 있는 큰 바다이며, 독도와 동해 명칭에 대한 이야기만 나오면 모두 애국자가 된다. 그러나 대부분 사람들은 수심이 얼마나 되는지, 해양의 일반적 현상은 어떠한 지에 대해선 별 관심이 없다. 사실, 동해는 과학적으로도 아주 중요한 해양이다. 대양과 유사한 물리, 화학, 생물학적 현상이 거의 다 일어나고 있으나, 해수 체류시간이 약 100년으로 대양의 체류 시간보다 약 10배 정도 짧다. 따라서 다양한 해양 현상의 기작을 가까운 동해로부터 이해할 수 있고, 전 지구 기후변화 및 생태계 반응 등을 미리 볼 수 있다. 그래서 이 글을 통하여 동해에서 진행되고 있는 과학 이야기를 들려주고자 한다.

    

동해는 사회, 과학, 경제적으로 아주 중요하지만, 한국, 일본, 러시아로 둘러싸여 있고, 최고 수심도 3000 m 이상 달해 접근이 어렵다. 그래서 가장 깊은 동해의 일본분지에 접근하기 위해서는 주로 러시아 대형 연구선을 이용하며, 하루에 3천-5천 만원의 용선료가 소요된다. 다행히 해양수산부에서는 동해 연구의 중요성을 인식하고 지난 10년간 EAST라는 프로그램을 통해 대규모 연구 과제를 지원해왔으며(그림 1), 향후 7년간 더 지원할 예정이다. 본 연구에는 국내 10명 이상의 물리/화학 해양학 연구팀(우리 학부에서는 김규범, 남성현, 황점식, 조양기 교수님)이 참여한다. 그림 1에서 보듯이 다양한 대양 승선 관측이 실시 될 예정이며 많은 대학원생들이 선상에서 직접 연구를 수행하게 되는데, 학부생들도 인턴 과정을 통해 참여할 수 있다. 동해에 대한 과학적 소개로 지금까지 알아낸 동해의 해양환경 특성과 본 연구에서 해결하고자 하는 숙제를 보여주고자 한다.

   

● 동해의 해양 환경 특성은 어떠한가?

   

• 북서태평양 연근해 중 하나인 동해가 작은 대양으로 불리는 이유는 전 세계 대양과의 역학적 유사성에 기인하는데, 특히 대류, 염분방출, 섭입 등의 과정을 통해 자체적으로 중층뿐만 아니라 심층해수가 생성되는 독특한 해양이기 때문이다. 심층해수의 생성 과정에서 용존산소 포화 상태의 표층해수가 심해로 수송되기 때문에 동해 심해의 용존산소 농도는 태평양의 어느 해역보다도 높으며 수온이 매우 낮은 고유한 특징을 가져, 일본 학자들은 일찍이 이를 동해고유수로 명명한 바 있다(Uda, 1934).

   

• EAST-I 연구를 통해 한국 학자들을 중심으로 동해 심층해수를 구성하는 수괴가 단일 수괴가 아닌 동해중앙수(East Sea Central Water; CW), 동해심층수(East Sea Deep Water; DW), 동해바닥수(East Sea Bottom Water)의 3개로 구성되었음이 최초로 밝혀졌다. 또한, 1950년대 이후 최근까지 동해 심층해수의 생성 및 수송 변화에 따라 심층해수를 구성하는 이들 수괴들의 부피와 구조의 큰 변화가 제시되었다.

   

• 기후변화와 지구온난화로 인한 심층해수 생성 및 수괴 구조의 변화가 진행 중이며, 심층의 산소는 빠르게 감소하고 있다는 것을 알게 되었다. 그림 2와 같이 동해의 산소가 급격히 감소하는 것을 토대로 일부 학자들은 2200년까지 동해가 무산소화가 될 것이라고 주장하였다.

     

•동해는 빠른 심층수 순환으로 인하여 화석연료 기원 이산화탄소는 전 분지에 비교적 고르게 분포되어 있으며, 다른 해양에 비해 산성화가 빠르게 일어난다. 그리고 용존유기탄소가 전대양에서 가장 높은 농도를 보인다.

   

● 앞으로 어떤 연구가 필요한가?

   

향후 동해 연구는 해수 순환 - 영양염 이동/오염/순환 - 생태계 반응 - 유기물 생성/분해/이동 - 무기탄소의 이동/분배/순환을 종합적으로 이해하여 해수의 자오면 순환 변화, 동해의 산소 감소, 산성화, 생태계 변화를 이해하고 예측할 계획이다(그림 3). 거의 폐쇄된 전 대양의 모형인 동해에서의 이 연구 결과들은 동해의 해양 특성 이해, 주변 기상에의 영향, 수산업 영향 등에 대한 대응을 위해 필요할 뿐만 아니라 전지구 해양의 미래 해수 순환 변화 및 생지화학적/생태학적 반응에 대한 실마리를 제공해 줄 것으로 판단된다. 본 연구에서는 특히 다음과 같은 큰 질문들에 대한 답을 찾고자 한다.

  

•지구 온난화에 따라 동해의 심층 해수 생성은 계속 줄어들 것이며, 동해 심층의 산소는 완전히 없어질 것인가?

   

•인간활동 기원 이산화탄소의 유입 증가와 성층화에 의한 순환 변화에 의해 동해의 심층해수 산성화가 지속될 것인가?

   

•인간활동 기원 영양염의 유입 증가와 성층화에 의한 농도 감소가 동해의 생태계 및 탄소 순환에 어떤 영향을 미칠 것인가?

    

•지구 기후 변화와 양자강 댐 건설에 따른 동중국해-동해의 열염 수송량 변화는 동해의 해양 순환에 어떠한 영향을 미칠 것인가?

    

•대륙붕 환경 변화에 따른 동해로 유입되는 영양염 및 유기탄소의 기원 및 플럭스 변화는 동해에 어떠한 영향을 미칠 것인가?

   

•광역 순환 수치모델 구축과 활용을 통해 동해 환경 변동 예측이 가능한가?