이 실험에서 알아볼 내용

남극 중층수·북대서양 심층수·남극 저층수의 대표 흐름을 관찰하고, 밀도를 바꿔 어느 깊이에 퍼지는지 비교하세요.

교과와 단원

2022 개정 지구과학 · 대기와 해양의 상호작용. 해수의 밀도 차와 심층 순환의 관계를 세 수괴의 대표 경로로 탐구합니다. 밀도 조절은 가상의 고정 성층에서 퍼지는 깊이를 비교하는 활동으로, 실제 순환의 변화 예측은 포함하지 않습니다.

연계 성취기준: 12지구01-01 · 12지구01-02

탐구 질문과 해설

1. 기본 조건에서 남극 중층수가 남극 저층수보다 얕게 퍼지는 이유는 무엇일까요?

같은 기준 압력에서 비교한 밀도가 작기 때문입니다. 이 모형에서는 각 수괴가 주변 해수와 같은 밀도가 되는 깊이로 이동합니다. 남극 중층수는 중간 깊이, 북대서양 심층수는 그 아래, 남극 저층수는 바닥 가까이에 놓입니다. 실제 수괴의 깊이는 해역과 혼합 정도에 따라 달라집니다.

2. 북대서양 심층수의 밀도만 낮추면 어떻게 될까요?

이 고정 성층 모형에서는 가라앉는 깊이가 얕아지고, 충분히 가벼워지면 중층수보다 위에 퍼집니다. 주황색은 북대서양 기원의 물을 계속 추적하는 색입니다. 가상 조건에서도 실제 북대서양 심층수의 성질을 유지한다는 뜻은 아닙니다.

3. 밀도가 같아지면 남북 방향도 같아질까요?

같은 밀도의 물은 이 모형에서 같은 깊이에 표시됩니다. 남북 이동 방향은 대표 경로로 정해 두었으므로 바뀌지 않습니다. 실제 수평 흐름은 압력 경도, 바람, 전향 효과와 해저 지형 등에 함께 좌우됩니다. 색 띠 사이의 옆 간격은 구별을 위한 것으로, 실제 해류 사이의 거리나 혼합 장벽이 아닙니다.

모형의 가정과 실제 현상과의 차이

대서양의 남북 단면을 입체로 펼친 교육용 모형입니다. AAIW는 남극 순환류 북쪽에서 잠겨 중간 깊이로 북상, NADW는 북대서양 고위도에서 깊은 층으로 남하, AABW는 남극 주변에서 바닥층으로 북상하는 대표 경로만 표시합니다. 실제 수괴의 복잡한 형성·혼합·재순환 경로 전체를 재현하지 않습니다. 입력한 ρ*는 같은 기준 압력에서 비교한다고 가정한 가상 밀도(kg/m³)이며 실측값, 현장 밀도, 정확한 잠재밀도 또는 중성밀도가 아닙니다. 배경 해수는 (깊이 m, ρ*)=(0,1026.50),(500,1027.00),(1000,1027.30),(2000,1027.65),(3000,1027.80),(4000,1027.90),(5000,1028.00)을 선형 연결한 고정 성층입니다. 같은 밀도가 되는 깊이를 찾아 수괴가 퍼지는 목표 깊이로 표시하며 배경보다 가벼운 물은 표면, 바닥보다 무거운 물은 5000 m 하한에 표시합니다. 이 숫자는 층의 순서를 관찰하기 위해 정한 값으로 실제 깊이 예측에 사용할 수 없습니다. 밀도 변경 뒤 전체 색 띠가 부드럽게 움직이는 과정은 두 상태 사이의 설명용 전환이며 실제 물덩이의 이동 시간이나 경로 계산이 아닙니다. 남북 방향과 가로 흐름 속도는 고정하고, 바람·전향 효과·해저 지형·압축·혼합·열과 염의 교환·질량 수지를 풀지 않습니다. 따라서 실제 순환의 반전·붕괴 또는 수송량을 예측하지 않습니다. 색과 이름은 물의 기원을 추적하며 가상 밀도로 바꾼 물이 원래 수괴의 실제 성질을 유지한다는 뜻은 아닙니다. 가로·세로 축척은 서로 다르고 옆으로 벌린 색 띠와 움직이는 점·화살표는 식별과 방향 관찰을 위한 표현입니다.

참고 자료

• UC San Diego · 대서양의 심층 순환과 수괴 ↗
• Liu & Tanhua (2021) · 대서양 수괴의 특성과 분포 ↗