바다는 고요해 보이지만 실제로는 거대한 강처럼 끊임없이 흐르고 있습니다. 해류는 바닷물이 일정한 방향으로 흐르는 현상으로, 지구의 기후와 생태계에 막대한 영향을 미칩니다. 쿠로시오 해류는 따뜻한 물을 한반도와 일본으로 운반하여 겨울을 온화하게 만들고, 멕시코 만류는 북유럽에 온난한 기후를 선사합니다. 페루 해류는 세계 최대 어장을 형성하고, 북대서양 해류는 유럽의 문명 발전에 기여했습니다. 해류가 멈추면 지구의 기후 시스템이 붕괴될 것입니다. 해류는 바람, 지구 자전, 밀도 차이, 대륙의 배치 등 여러 요인이 복잡하게 작용하여 만들어집니다. 표층 해류는 바람에 의해, 심층 해류는 밀도 차이에 의해 구동됩니다. 이 글에서는 해류가 어떻게 발생하는지, 주요 해류의 분포와 특징은 무엇인지, 그리고 해류가 기후와 생태계에 어떤 영향을 미치는지 상세히 알아보겠습니다.
해류 발생의 원리
해류를 일으키는 가장 중요한 힘은 바람입니다. 바람이 해수면을 계속 밀면 마찰력으로 인해 바닷물이 움직이기 시작합니다. 무역풍, 편서풍, 극동풍 같은 지구 규모의 바람이 표층 해수를 끌고 가면서 해류를 만듭니다. 표층 해류는 수심 약 400미터까지 영향을 미치며, 해양 전체 부피의 약 10퍼센트를 차지합니다. 바람이 불면 표층 해수는 북반구에서는 바람 방향의 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 45도 각도로 흐릅니다. 이는 전향력 때문입니다. 표층 아래 각 층의 물도 위층의 물에 끌려 움직이는데, 역시 전향력을 받아 점점 더 오른쪽으로 휩니다. 깊이 들어갈수록 유속은 느려지고 방향은 더 휩니다. 결과적으로 수심에 따른 해류의 방향과 속도를 나타내면 나선형이 됩니다. 이를 에크만 나선이라고 합니다. 에크만 나선의 효과를 수심 전체에 걸쳐 평균하면, 해수는 북반구에서 바람 방향의 오른쪽 90도로, 남반구에서는 왼쪽 90도로 이동합니다. 이를 에크만 수송이라고 합니다. 대륙은 해류의 흐름을 막고 방향을 바꿉니다. 동쪽으로 흐르던 해류가 대륙 서쪽 해안에 부딪히면 남북으로 방향을 틀고, 서쪽으로 흐르던 해류는 대륙 동쪽 해안에서 방향을 바꿉니다. 이렇게 대륙을 따라 해류가 순환하는 거대한 소용돌이를 환류라고 합니다. 북대서양 환류, 북태평양 환류, 남태평양 환류, 남대서양 환류, 인도양 환류가 있습니다. 북반구의 환류는 시계 방향으로, 남반구의 환류는 반시계 방향으로 회전합니다. 이것도 전향력의 결과입니다. 밀도 차이도 해류를 만듭니다. 바닷물의 밀도는 온도와 염분에 따라 달라집니다. 차가운 물은 따뜻한 물보다 밀도가 높고, 염분이 높은 물은 낮은 물보다 밀도가 높습니다. 밀도가 높은 물은 가라앉고, 밀도가 낮은 물은 떠오르면서 순환이 일어납니다. 이를 열염 순환이라고 하며, 심층 해류를 구동합니다. 지구 규모의 해류 시스템을 컨베이어 벨트라고 부릅니다. 표층 해류와 심층 해류가 연결되어 전 세계 해양을 순환하는 거대한 시스템입니다. 북대서양에서 차가워진 물이 가라앉아 심층 해류가 되어 남쪽으로 흐르고, 남극 주변을 지나 태평양과 인도양으로 퍼져 나갑니다. 심층 해류는 천천히 상승하여 표층으로 돌아오고, 표층 해류가 되어 다시 북대서양으로 돌아옵니다. 이 순환이 한 바퀴 도는 데는 약 1000년에서 2000년이 걸립니다.
주요 표층 해류
태평양과 대서양의 해류
쿠로시오 해류는 북태평양 서쪽을 흐르는 강력한 난류입니다. 필리핀 동쪽에서 시작하여 대만, 일본 남쪽을 지나 북동쪽으로 흐릅니다. 폭은 약 100킬로미터, 유속은 초속 1미터에서 2미터로 매우 빠릅니다. 검은 조류라는 뜻의 이름처럼 짙은 남색을 띱니다. 쿠로시오 해류는 일본과 한국에 따뜻한 기후를 가져다줍니다. 이 해류가 없었다면 같은 위도의 다른 지역보다 훨씬 추웠을 것입니다. 쿠로시오 해류는 북태평양 해류로 이어지며 동쪽으로 흐릅니다. 북미 대륙에 도달하면 남쪽으로 방향을 틀어 캘리포니아 해류가 됩니다. 캘리포니아 해류는 한류로, 차가운 물을 남쪽으로 운반합니다. 용승 현상이 활발하여 영양분이 풍부하고 어업이 발달했습니다. 멕시코 만류는 북대서양 서쪽을 흐르는 강력한 난류입니다. 멕시코만에서 시작하여 플로리다 해안을 따라 북상하고, 북대서양을 가로질러 유럽으로 향합니다. 폭은 100킬로미터, 유속은 초속 2미터 이상으로 쿠로시오와 함께 세계에서 가장 빠른 해류입니다. 멕시코 만류는 막대한 양의 열을 북쪽으로 운반합니다. 유럽이 같은 위도의 캐나다보다 훨씬 따뜻한 이유입니다. 런던은 북위 51도로 사할린과 비슷하지만, 겨울 평균 기온은 영상 5도입니다. 멕시코 만류가 없다면 북유럽은 얼어붙을 것이고, 유럽 문명도 지금과 같이 발전하지 못했을 것입니다. 페루 해류 또는 훔볼트 해류는 남아메리카 서쪽을 흐르는 한류입니다. 남극 주변의 차가운 물이 북쪽으로 올라오며, 용승으로 심층의 차가운 물이 표층으로 올라옵니다. 이 차가운 물은 영양분이 풍부하여 플랑크톤이 대량으로 번식하고, 엄청난 양의 물고기가 모여듭니다. 페루와 칠레 앞바다는 세계 최대 어장 중 하나입니다. 남극 순환 해류는 남극 대륙을 시계 반대 방향으로 도는 해류입니다. 유일하게 대륙의 방해를 받지 않고 지구를 한 바퀴 도는 해류로, 가장 강력한 해류입니다. 태평양, 대서양, 인도양을 연결하며 열과 영양분을 운반합니다.
용승과 침강
용승은 심층의 차가운 물이 표층으로 올라오는 현상입니다. 바람이 해안과 평행하게 불 때 에크만 수송으로 표층 해수가 바다 쪽으로 이동하면, 그 자리를 채우기 위해 심층의 물이 올라옵니다. 용승은 주로 대륙 서쪽 해안에서 일어납니다. 페루, 칠레, 캘리포니아, 나미비아 해안이 대표적입니다. 용승하는 물은 차갑고 영양분이 풍부합니다. 질산염, 인산염 같은 영양염류가 많아 식물성 플랑크톤이 폭발적으로 증가하고, 이를 먹는 동물성 플랑크톤과 물고기가 모여 거대한 어장을 형성합니다. 세계 주요 어장의 대부분이 용승 지역에 위치합니다. 용승은 기후에도 영향을 줍니다. 차가운 바닷물이 공기를 냉각하여 해안 지역의 기온을 낮춥니다. 냉각된 공기는 수증기를 잘 머금지 못해 비구름이 형성되지 않아 건조한 기후를 만듭니다. 페루와 칠레 해안의 아타카마 사막, 나미비아의 나미브 사막은 용승의 영향으로 세계에서 가장 건조한 곳 중 하나입니다. 침강은 표층의 밀도가 높은 물이 심층으로 가라앉는 현상입니다. 북대서양의 그린란드와 노르웨이 사이 해역에서 활발합니다. 북쪽으로 흘러온 따뜻하고 짠 물이 차가운 극지방 공기에 의해 냉각되어 밀도가 높아지고, 해빙이 형성되면서 남은 물의 염분이 더 높아집니다. 이 차갑고 짠 물은 무거워져 수천 미터 깊이로 가라앉아 심층 해류가 됩니다. 북대서양 심층수라고 불리는 이 물은 남쪽으로 흐르며 전 세계 해양 심층 순환의 원동력이 됩니다.
해류의 영향과 기후 변화
해류는 지구의 열 분배 시스템입니다. 적도에서 과도하게 받은 태양 에너지를 극지방으로 운반하여 지구 전체의 온도 균형을 맞춥니다. 해류가 운반하는 열량은 대기 순환이 운반하는 열량과 비슷하거나 더 많습니다. 해류가 멈추면 적도는 견딜 수 없이 뜨거워지고 극지방은 더욱 추워질 것입니다. 해류는 지역 기후를 결정합니다. 난류가 흐르는 지역은 따뜻하고 습하며, 한류가 흐르는 지역은 시원하고 건조합니다. 같은 위도라도 해류에 따라 기후가 크게 다릅니다. 영국은 북위 50도에서 60도에 있지만 멕시코 만류 덕분에 온화하고, 캐나다 래브라도는 비슷한 위도지만 래브라도 한류의 영향으로 혹한입니다. 해류는 해양 생태계의 기반입니다. 난류는 생물다양성이 높지만 영양분이 적고, 한류와 용승 지역은 생물다양성은 낮지만 생물량이 엄청나게 많습니다. 해류는 생물을 운반하여 분포를 넓히고, 어류의 이동 경로가 되며, 알과 유생을 퍼뜨립니다. 엘니뇨는 해류의 변동 현상입니다. 평소 동태평양을 따라 북상하는 페루 한류가 약해지고, 서태평양의 따뜻한 물이 동쪽으로 이동하면서 동태평양 수온이 상승합니다. 페루 앞바다의 용승이 약해져 어획량이 급감하고, 세계 곳곳에서 가뭄과 홍수 같은 이상 기후가 나타납니다. 라니냐는 그 반대로 동태평양이 평소보다 차가워지는 현상입니다. 기후 변화는 해류에 영향을 줍니다. 북극과 그린란드의 빙하가 녹으면서 북대서양에 담수가 유입되어 해수의 염분이 낮아집니다. 염분이 낮아진 물은 밀도가 낮아 잘 가라앉지 않아 심층 해류 형성이 약해질 수 있습니다. 만약 북대서양 심층수 형성이 멈추면 멕시코 만류도 약해지고, 유럽의 기후가 급격히 추워질 수 있습니다. 일부 과학자들은 이것이 새로운 빙하기를 촉발할 수 있다고 경고합니다. 해류는 보이지 않지만 지구 생명의 순환을 지탱하는 혈관입니다. 열, 영양분, 산소, 이산화탄소를 운반하며 기후를 조절하고 생태계를 유지합니다. 해류를 이해하고 보호하는 것은 지구의 미래를 위해 필수적입니다.