해양 순환과 열염 순환, 대서양 자오선 역전류(AMOC)의 역할

Eungez 이야기
바람 따라 파도가 치는 것처럼 보였던 해양은 해수의 온도와 염분 차이에 따라 발생하는 열염 순환으로 인해 움직입니다. 이 해양의 순환은 우리의 생활에 크게 영향을 미치지 않을 것이라 생각하였지만 기후와도 관련이 있다는 사실을 글을 정리하며 알게되었습니다.

해양 순환이란?

해양 순환(Ocean circulation)은 바닷물이 전 지구적으로 움직이는 거대한 흐름을 의미합니다. 해양 순환은 대기의 바람, 태양 복사 에너지, 지구 자전, 해수 밀도 차이에 의해 발생하며, 전 지구 기후 시스템에서 핵심적인 역할을 합니다. 일반적으로 해양 순환은 표층 순환과 심층 순환으로 구분되며, 두 흐름은 서로 연결되어 에너지와 물질을 전 지구적으로 수송합니다.

표층 순환은 바람에 의해 유도되는 흐름으로, 무역풍과 편서풍이 주요 원동력입니다. 이로 인해 대양에는 북대서양 난류, 쿠로시오 해류와 같은 거대한 환류(gyre)가 형성됩니다. 반면, 심층 순환은 해수의 온도와 염분 차이에 의해 밀도가 달라져 발생하며, 이를 열염 순환(Thermohaline circulation)이라고 합니다. 두 순환이 맞물리면서 지구의 ‘해양 컨베이어 벨트’가 작동하게 됩니다.

열염 순환의 원리

 

열염 순환은 해수의 온도(thermal)와 염분(salinity) 차이에 따라 밀도가 달라져 발생하는 심층 해류의 전 지구적 흐름입니다. 찬물과 염분이 많은 물은 밀도가 높아 가라앉고, 따뜻하거나 염분이 적은 물은 밀도가 낮아 떠오릅니다. 이 기본 원리가 심층 해류의 움직임을 만들며, 해수는 수천 년에 걸쳐 전 지구를 한 바퀴 순환합니다.

대표적으로 북대서양 고위도 지역에서 차갑고 염분이 높은 해수가 가라앉아 심층 해류를 형성합니다. 이 해류는 남하하여 남극과 태평양까지 흘러간 뒤, 다시 수천 년을 거쳐 표층으로 돌아옵니다. 이러한 흐름은 지구 기후를 조절하는 ‘거대한 심장 박동’과도 같으며, 대기 순환과 맞물려 에너지와 영양분을 전 지구적으로 분배합니다.

전지구 해양의 순환을 시각화한 일러스트

대서양 자오선 역전류(AMOC)

대서양 자오선 역전류(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)는 열염 순환의 대표적인 사례입니다. 북대서양에서 찬물과 염분이 많은 물이 가라앉아 심층 해류를 형성하고, 남쪽으로 흘러 내려갑니다. 동시에 적도 지역의 따뜻한 표층 해류는 북쪽으로 흘러 올라가며, 이 과정을 통해 대서양 전체가 거대한 순환 고리를 이룹니다.

AMOC는 북대서양 난류를 포함하여 유럽의 온화한 기후를 유지하는 데 큰 기여를 합니다. 만약 AMOC가 약화되거나 붕괴된다면 북유럽은 급격한 기온 하강을 겪을 수 있고, 아프리카·아시아 몬순 패턴에도 큰 변화가 발생할 수 있습니다. 최근 연구는 지구 온난화로 북극 해빙이 녹아 담수가 유입되면서 AMOC가 약화될 수 있다는 가능성을 제시하고 있습니다.

해양 순환과 기후 조절

 

해양 순환은 지구 기후 시스템의 안정성에 결정적인 역할을 합니다. 표층 순환은 해양과 대기의 상호작용을 통해 태풍, 엘니뇨, 라니냐 같은 기후 변동성을 조절합니다. 열염 순환은 대기보다 훨씬 더 느린 속도로 에너지를 분산시키지만, 장기적인 기후 변화에 큰 영향을 줍니다.

예를 들어, 엘니뇨는 무역풍 약화와 해양 표층 순환 변화에서 비롯되며, 전 세계적인 기후 이상을 초래합니다. 또한, 남극과 북극의 빙하 융해는 해수 밀도를 변화시켜 열염 순환에 영향을 미칩니다. 따라서 해양 순환을 이해하는 것은 기후 예측과 재해 대응에서 핵심적인 과제입니다.

생태계와 인간 사회에 미치는 영향

해양 순환은 단순히 물의 흐름이 아니라 해양 생태계와 인간 사회에 직접적인 영향을 줍니다. 열염 순환은 심해에서 영양분을 끌어올려 표층으로 공급하며, 이는 플랑크톤과 어류의 번성을 가능하게 합니다. 만약 열염 순환이 약화되면 생산력이 떨어지고 어업 자원이 감소할 수 있습니다.

또한, 해양 순환은 기후 안정성을 보장하여 농업과 산업에 직·간접적으로 기여합니다. 반대로 순환의 교란은 가뭄, 홍수, 폭염 등 극한 기후를 유발할 수 있어 사회적 피해가 커질 수 있습니다. 결국 해양 순환은 지구 시스템의 ‘숨결’이자 인류 생존의 기반이라 할 수 있습니다.

정리

• 해양 순환: 전 지구적 해수 흐름, 표층 순환과 심층 순환으로 구분
• 열염 순환: 온도·염분 차이에 따른 밀도 차로 발생하는 심층 해류
• AMOC: 북대서양에서 발생하는 대표적 열염 순환, 유럽 기후 안정화
• 기후 영향: 엘니뇨·라니냐, 빙하 융해 등과 맞물려 전 지구 기후 조절
• 의의: 해양 생태계 생산성 유지, 인류 사회 안정성 보장

🔍 더 알아보기

✅ 해양 순환 연구와 예측

• 위성 관측: 해수면 높이, 해류 속도, 표면 온도 측정
• 심해 부이망(ARGO): 수온·염분 데이터를 통해 열염 순환 추적
• 기후 모델: AMOC 변화를 포함해 장기 기후 예측에 활용

해수의 염분 변화 요인: 증발·강수·빙하

편서풍과 무역풍 – 지구 대기의 컨베이어벨트