표층 해수의 엽록소 농도 변동과 위성 원격탐사(Ocean Color)의 과학적 기법
■ 1. 엽록소 농도의 해양학적 의미와 표층 생산성 지표로서의 기능해양에서 엽록소(Chlorophyll-a)는 식물플랑크톤의 광합성 활동을 반영하는 대표적 생물지표이며, 표층 해수의 생산성 변동을 평가하는 핵심 변수이다. 엽록소 농도는 광조건·영양염 농도·수온·혼합층 깊이·해류 구조 등 다양한 환경 요인과 상호작용하며 시공간적으로 크게 변한다. 일반적으로 고위도 해역과 용승 해역은 영양염 공급이 풍부해 엽록소 농도가 높고, 아열대 환류 중심부는 강한 성층화와 영양염 제한으로 매우 낮은 농도를 보인다. 엽록소 분포는 계절성도 뚜렷하다. 봄철 고위도에서는 겨울철 혼합으로 축적된 영양염이 증가된 광조건과 결합해 ‘봄철 블룸(Spring Bloom)’ 현상이 발생하며, 여름철에는 성층 강화로 농도가 감소한다. ..
해양 중규모·소규모 와류(eddies)의 구조와 열·영양염 수송 역할
■ 1. 해양 와류의 규모·형성 메커니즘과 동역학적 특징해양 와류(eddy)는 지름 수 km의 소규모(submesoscale)부터 수백 km의 중규모(mesoscale)까지 다양한 크기 스펙트럼을 가진 회전성 해수 구조로, 전지구 해양 순환에서 핵심적 역할을 수행한다. 중규모 와류는 일반적으로 10~300 km 규모이며 수 주에서 수 달 이상 지속되는 반영구적 구조로, 대양의 변동 에너지(Eddy Kinetic Energy)를 지배하는 주요 요소이다. 와류는 주로 전선(front), 바람 응력, 내부파 붕괴, 경압성(baroclinicity) 불안정성 등에서 발생한다. 지구 자전으로 인한 코리올리 효과는 와류의 회전을 유지하는 핵심 요소이며, 북반구에서는 반시계(저기압성)·시계(고기압성) 와류가 각각 상..
심해 무산소층(OMZ) 형성 메커니즘과 질소 순환 변화의 지구생화학적 구조
■ 1. 무산소층(OMZ)의 개념과 전지구적 분포 특성무산소층(OMZ, Oxygen Minimum Zone)은 해양 중층(주로 200–1000 m 깊이)에 존재하는 저산소·무산소 수괴로, 산소 농도가 극도로 낮아지는 해역을 의미한다. 이러한 구조는 전 세계 모든 해양에 존재하는 것은 아니며, 북태평양 아동부, 북인도양(아라비아해·벵골만), 동태평양 적도 해역에서 가장 강하고 넓게 발달한다. 이들 지역의 공통점은 높은 표층 생산성과 강한 생물학적 산소 소비가 중층에서 동시에 일어난다는 점이다. 표층에서 광합성으로 생산된 유기물은 침강하며, 중층에서 미생물 분해가 활발히 일어나면 산소 소비율이 강해지고, 결과적으로 중층 산소 농도가 급격히 감소한다. 특히 성층이 강해 심층 산소 공급이 억제되면 OMZ가 더욱..
해양 산란·흡수 광학계(OPTICS)의 변동과 생물·비생물 입자 특성의 해석
■ 1. 해양 광학계의 기본 변수와 해수 광전달의 물리적 원리해양에서 빛이 전달되는 과정은 흡수(absorption)와 산란(scattering)이라는 두 가지 기본 광학적 상호작용에 의해 결정된다. 흡수계수(a(λ))는 특정 파장(λ)의 빛이 수중 물질에 의해 열에너지로 전환되어 사라지는 정도를 나타내며, 산란계수(b(λ))는 빛이 수중 입자 또는 분자와 충돌하여 방향이 바뀌는 정도를 의미한다. 이 두 요소의 합인 감쇠계수(c(λ)=a(λ)+b(λ))는 해수 내 빛의 감쇠 속도를 나타내고, 이는 수중 광환경과 1차 생산성, 수온구조, 생태계 패턴에 직접적으로 영향을 준다. 해양은 ‘이상적인 투명 매질’이 아니며, 빛은 해수 자체의 분자 산란뿐 아니라 용존 유기물(CDOM), 부유입자, 식물플랑크톤, 미..
심해 저서환경(Benthos)의 에너지 흐름과 유기물 분해 메커니즘
■ 1. 심해 저서환경의 구조적 특징과 에너지 공급원의 근본적 제약심해 저서환경(benthic deep-sea environment)은 수심 2000~6000 m 이상에서 형성되는 극한 환경으로, 빛이 도달하지 않는 완전 암흑층이며, 낮은 온도·고압·느린 순환 등 독특한 물리·화학적 특성을 가진다. 이 해역은 대기·광합성 기반 생산이 차단되어 1차 에너지 공급원이 거의 없으며, 대부분의 에너지가 표층에서 유래한 유기물 입자(POC; particulate organic carbon)의 침강에 의해 공급된다. 그러나 표층 생산물 중 단 1~3%만이 심해 저층에 도달하므로, 에너지 공급은 극도로 제한적이며 생물군은 느린 성장률·긴 수명·낮은 대사율로 적응한다. 또 다른 에너지 공급원으로는 열수분출구(hydro..
해양 탄소펌프의 구조: 생물학적·물리학적 과정과 대기–해양 CO₂ 교환의 기작
■ 1. 해양 탄소펌프의 구성요소와 대기-해양 시스템에서의 역할해양 탄소펌프(carbon pump)는 대기 중 CO₂가 해양으로 흡수되고, 해양 내부로 저장되는 과정을 총칭하는 개념으로, 물리학적 펌프(physical pump)와 생물학적 펌프(biological pump)라는 두 축으로 구성된다. 물리학적 펌프는 해수의 용해도(solubility) 변화와 수온·염분·밀도 구조에 의해 CO₂가 심층으로 이송되는 과정을 의미하며, 생물학적 펌프는 식물플랑크톤의 광합성으로 고정된 탄소가 먹이망과 침강을 통해 심층으로 이동하는 생물 기반 저장 과정이다. 해양은 인류가 배출한 탄소의 약 25%를 흡수해 완충 역할을 수행하며, 이 두 펌프의 효율 변화는 지구 기후 시스템의 안정성에 큰 영향을 미친다. 표층에서 C..