Article

The Sea Journal of the Korean Society of Oceanography. 31 May 2019. 208-225
https://doi.org/10.7850/jkso.2019.24.2.208

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  • 2. 자료 및 방법

  • 3. 표층 뜰개의 이동 경로에 나타난 표층 해류

  •   3.1 동한난류 경로의 변동성

  •   3.2 일본연안분지류

  •   3.3 일본분지에서 해류 순환 및 경로 변동

  •   3.4 극전선의 위치와 표층 뜰개의 남북 이동 한계

  • 4. 동해 표층의 평균해류와 변동성

  •   4.1 동해 표층의 평균해류

  •   4.2 표층 해류의 변동성

  • 5. 토 의

  • 6. 요 약

1. 서 론

해류정보는 해양의 열, 염, 물질 순환을 이해하고 예측하기 위한 기초자료로서 매우 중요하다. 또한 해류는 해양생물 분포, 어장 형성, 기상 현상과 밀접한 연관성이 있어서 해양 환경을 파악하는 데 있어 필수적인 기초정보이다. 그동안 동해 표층 해류에 관한 연구들은 주로 인공위성 해수면 높이 자료와 해양 수치모델 자료를 토대로 이루어졌다(Kim and Yoon, 1999; Morimoto and Yanagi, 2001; Kim et al., 2009; Choi et al., 2012; Choi et al., 2018). 인공위성 관측에서 얻어진 해수면 높이로부터 산출된 표층 지형류 자료는 준 실시간으로 시·공간적 변동성을 조사할 수 있는 장점이 있지만, 시·공간적으로 내삽(interpolation)된 자료이기 때문에 매 순간의 해류와 연안 해류를 추정하기 어려우며, 지형류를 산출한 것이므로 바람 마찰에 의한 직접적 효과가 반영되지 않아 해수가 움직이는 경로(trajectory)를 직접 표출하기 힘들다(Choi et al., 2012). 이와 다르게 표층 뜰개(surface drifter)는 대표적인 라그랑지 방법(Lagrangian method)으로, 실제 표층 해수의 유동을 따라 함께 움직이는 뜰개의 궤적을 이용하여 표층 해류를 구한다(Lee et al., 1997; Lee and Niiler, 2010a). 이 연구에서는 표층 뜰개의 이동 궤적을 이용하여 표층 해류 자료를 분석하고 인공위성 해수면 높이 자료를 보조 자료로 활용해서 전체적인 동해 표층 해류의 변동 특성과 평균 표층 해류에 관하여 연구하였다(Fig. 1).

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F1.jpg
Fig. 1.

Bathymetry of the East Sea (Modified from Choi et al., 2012). Contour lines denote 1000, 2000 and 3000 m isobaths. KS stands for Korea Strait, TS Tsugaru Strait, SS Soya Strait, TTS Tatar Strait, UB Ulleung Basin, JB Japan Basin, YB Yamato Basin, YR Yamato Rise, EKB East Korea Bay, KP Korea Plateau, UD Ulleungdo, DD Dokdo, OI Oki Islands, and NP Noto Peninsula.

대한해협을 통해 동해로 유입된 대마난류는 동한난류(East Korea Warm Current, EKWC), 외해분지류(Offshore Branch, OB), 일본연안분지류(Japan Nearshore Branch, JNB)와 같이 세 개의 분지류로 나뉘어 흐른다. 동한난류는 한국 동해안을 따라 북쪽으로 흐르다 이안해서 구불구불한 형태로 사행(meandering)하며 동쪽으로 흐른다. 동해 북부 한류영역에서 러시아 연해주 연안을 따라 남서쪽으로 흐르는 연해주한류(Primorye Cold Current, PCC)와 북한 동해안을 따라 남쪽으로 흐르는 북한한류(North Korea Cold Current) 그리고 일본분지에 반시계방향으로 순환하는 해류가 있다(Yoon and Kawamura, 2002; Park and Kim, 2013). 동해 남쪽의 따뜻한 해수와 북쪽의 차가운 해수가 서로 만나서 극전선(Polar Front, PF)을 형성한다. 이 경계에서는 높은 수온구배(gradient)가 나타나고, 해류가 경계를 따라 빠르게 흐르는 것이 특징이다. 남쪽 난수역 그리고 북쪽 냉수역의 강화와 약화에 따라 극전선의 위치는 남북으로 변동하고, 흔히 37∼41°N 사이에 주로 분포하여 평균적으로는 39∼40°N에 위치한다고 알려져 있다(Preller and Hogan 1998; Talley et al., 2006; Park et al., 2007; Choi et al., 2009).

이 연구의 목표는 동해 중앙(131∼137°E)에서 표층 뜰개들이 이동하는 궤적의 평균 위도를 기준으로 표층 뜰개들의 이동 궤적을 분류하여 실제 표층 해수가 이동하는 경로(해류)를 파악하는 것이다. 그리고 동해를 0.25°×0.25° 간격의 격자로 나누어 각 격자를 지나간 표층 뜰개들로부터 구한 해류 속도 벡터를 오일러 방법(Eulerian method)으로 평균하여 동해의 평균 표층 해류장을 분석해보았다. 또한 0.5°×0.5° 간격으로 각 표층 해류의 분산타원을 구하여 표층 해류의 변동성을 살펴보았다. 표층 뜰개의 주 이동 경로, 평균 표층 해류장, 표층 해류의 변동성을 모두 고려하여 표층 뜰개 자료에 근거한 동해 표층 해류 모식도를 작성하였다. 2장에서는 표층 뜰개 자료와 인공위성 고도계자료를 소개하였다. 3장에서는 표층 뜰개들의 궤적을 뜰개들이 지나가는 평균 위도를 기준으로 분류하여 동해 표층 해수가 이동하는 경로(해류)를 파악하고, 이 경로의 변동성을 조사하였다. 4장에서는 동해를 0.25° 간격으로 나누어 각 격자를 지나간 표층 뜰개들로부터 구한 해류 벡터를 오일러 방법으로 평균하여 동해의 평균 해류장을 계산한 후, 0.5° 간격에서 해류 벡터의 분산타원을 구하고 평균 해류와 변동성(분산)을 살펴보았다. 5장에서는 이 연구의 의의를 설명하고, 표층 뜰개 자료에 근거한 표층 해류를 종합하여 해류 모식도를 작성하였다. 마지막으로 6장에서는 이 연구내용을 요약하였다.

2. 자료 및 방법

해류를 직접 관측하는 방법에는 대표적으로 고정된 위치에서 해수의 유속을 측정하는 오일러식 방법과 부유물 또는 부표와 같이 물체가 이동하는 위치를 측정해서 해수의 흐름을 알아내는 라그랑지식 방법이 있다. 그 중 라그랑지식 관측법에는 표층 해류를 측정하는 표층 뜰개(surface drifter)와 중층 해류를 관측하는 중층 부유체(Array for Real-time Geostrophic Oceanography, Argo)등이 있다(Park et al., 2013). 바다에 띄운 표층 뜰개는 표층 해류를 따라 이동하면서 위치 정보와 이동 속도, 수온, 기압 등의 관측정보들을 내장된 안테나를 이용하여 인공위성을 통해서 지상 기지국으로 전송한다.

이 연구에서는 미국 국립 해양 대기 관리청(National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Department of Commerce)에서 제공하는 표층 뜰개 자료를 사용하였다(http://www.aoml.noaa.gov/). 이 연구에 사용한 자료의 범위는 1991년부터 2017년까지 동해를 지나간 모든 표층 뜰개들을 대상으로 하였으며, 총 382개 표층 뜰개들의 경로를 분석하였다.

표층 뜰개를 포함한 라그랑지 방법 해류 관측은 해수의 흐름을 따라가면서 해류를 관측하기 때문에 모든 공간에서 동시에 해류를 관측하는 것이 아니다. 한 표층 뜰개가 제공하는 해류 자료는 다른 표층 뜰개 관측과 시간적 차이가 존재한다. 따라서 동해 전체에 대한 해류를 동시에 관측할 수 없다. 이를 보완하고자 추가적인 보조 자료로 인공위성 고도계 자료를 프랑스 Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic Data (AVISO)에서 제공받아 활용하였다. 해수면 고도계 자료는 인공위성들의 고도계에서 마이크로파를 해표면에 보내서 반사되어 돌아오는 시간을 측정한 다음 해수면의 높이를 잰다. 이와 같이 여러 위성들이 관측한 해수면 높이 자료를 시간과 공간적으로 내삽(interpolation)하여 만든 합성(merged and gridded)된 해수면 높이 자료를 사용하였다. 이 합성된 해수면 높이 자료는 동해 전체 영역에 대한 해수면 높이를 동시적으로 보여주며, 해수면 높이 자료에 지형류 방정식을 적용하여 표층 해류장을 만들 수 있다(Lee et al., 2009; Choi et al., 2012). 표층 뜰개는 해수면 아래 약 15 m에서의 흐름을 측정한다. 그러나 해수면 고도는 해수면에서 약 300 m까지의 평균적인 열용량 또는 steric height를 나타내며, 이 해수면 높이 자료에 지형류 방정식을 적용하여 계산한 해류는 해수면부터 약 300 m까지의 표층 지형류를 나타낸다고 할 수 있다(Kim et al., 2002).

동해의 평균 표층 해류분포를 얻고자 동해를 0.25°×0.25° 간격으로 격자를 나누어 각 격자 내를 지나가는 표층 뜰개들의 궤적으로부터 구한 모든 해류 벡터들을 평균하였다. 한 격자 내를 지나가는 표층 뜰개들이 관측한 해류 벡터들의 시작점을 한 곳에 모아서 표시하면, 각 해류 벡터성분들의 끝점들이 분산된 모습을 볼 수 있다(Thomson and Emery, 2014; Lee and Niiler, 2005; Lee et al., 2017). 이와 같이 해류벡터들이 분산된 정도에 따라 해류 벡터 끝점들의 분포가 원이나 타원 형태로 나타나며, 평균 벡터의 끝점에 분산타원의 중심이 위치한다. 이를 해류의 분산타원(variance ellipse)이라 부르며 분산타원의 장축과 단축은 평균 해류에 대한 관측 해류벡터들의 변동양상을 보여준다. 분산타원을 그릴 때는 해류의 분산 범위를 명확하게 확인하기 위해서 분산타원들이 서로 겹치지 않게 격자간격을 0.5°×0.5°로 넓힌 후 분산타원의 장축, 단축, 기울기를 계산하였고, 분산타원의 중심을 평균 해류 벡터의 시작부분에 표기하였다.

3. 표층 뜰개의 이동 경로에 나타난 표층 해류

3.1 동한난류 경로의 변동성

동한난류는 한국의 동해안을 따라 북쪽으로 흐르는 해류로, 36∼38°N 부근에서 이안한 후 큰 진폭으로 사행하면서 쓰가루 해협을 향해 동쪽으로 흐른다. 일반적으로 동한난류는 전 계절에 걸쳐서 존재하며 그 경로가 매년 다르게 변화(경년변동)하는 것으로 알려져 있다(Kawabe, 1986; Kim and Legeckis, 1986; Kim et al., 2002; Choi et al., 2009; Lee and Niiler, 2010a; Choi et al., 2018). 동한난류를 따라 이동한 표층 뜰개들이 이안한 후 131°E에서 137°E까지(동해 중앙) 지나는 동안 궤적은 특정 위도를 주축으로 삼아 남북으로 사행하는 모습을 보인다. 각 표층 뜰개가 동해 중앙을 통과할 때 궤적이 지나가는 모든 위도 값들을 평균하여 각 표층 뜰개 궤적의 평균 위도를 계산하였다. 이 평균 위도는 표층 뜰개가 동해 중앙을 지나는 기간에 사행하는 표층 해류의 중심 위도를 나타낸다. 이 연구에서는 표층 뜰개 궤적의 평균 위도를 위도 1°간격으로 구간을 나누어 표층 뜰개들의 궤적을 다섯 경로의 패턴으로 분류하였다(Fig. 2).

표층 뜰개 경로의 평균 위도가 35.5∼38.5°N인 경우는 동한난류가 36∼38°N에서 이안하여 울릉도 북쪽과 북동쪽 해역을 지나는 시계방향의 순환을 만들면서 큰 사행을 시작한다(Figs. 2a, b and c). 표층 뜰개 경로의 평균 위도가 35.5∼36.5°N인 경우에 표층 뜰개들이 울릉도 분지를 시계방향으로 돌아서 131°E를 따라 남쪽으로 내려간 후 오키제도 부근에서 다시 동쪽으로 방향을 바꾸어 일본 연안을 따라 흐른다(Fig. 2a). 표층 뜰개 경로의 평균 위도가 36.5∼37.5°N인 경우에 사행의 파장(남쪽 골들 사이의 거리 또는 북쪽 마루들 사이의 거리)과 진폭(북쪽 마루와 남쪽 골 사이의 거리 절반)이 가장 크다(Fig. 2b). 울릉도 동쪽에서 시계방향으로 회전하여 남쪽으로 흐르는 해류는 오키제도 부근에서 동쪽으로 방향을 바꾸어 이후 일본연안에 근접하면서 일본연안분지류와 합쳐지고, 일부는 38°N까지 북상하여 대략 100 km 이상의 진폭으로 사행하는 형태를 보인다.

표층 뜰개들의 평균 위도가 37.5∼38.5°N인 경우에 동한난류가 연안을 따라 약 38°N까지 북상하며, 이안한 후 울릉도와 독도인근 해역에서 사행하며 동쪽으로 흐르면서 소용돌이(eddy)들을 만든다. 이 경로를 따라가는 표층 뜰개 궤적의 일부는 일본연안에 근접하는 모습을 보였지만, 이 패턴은 38°N 근처에서 곧바로 동쪽으로 쓰가루 해협을 향해 사행하는 궤적을 뚜렷하게 보여주는 것이 특징이다(Fig. 2c). 이 표층 뜰개들의 이동 궤적으로부터 유추해 볼 때 표층 해류는 약 50 km의 진폭을 갖고 사행하며 동쪽으로 흐른다. 동해 중앙에서 동쪽으로 흐르는 해류를 따라 이동하는 표층 뜰개들의 평균 위도가 37.5∼38.5°N인 경우가 가장 높은 빈도수(n = 48)를 차지하였다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F2.jpg
Fig. 2.

Trajectories of surface drifters from the Korea Strait along the East Korea Warm Current (EKWC). Surface drifters were grouped by the mean latitude (L) of their trajectories between 131°E to 137°E. Here, n is the number of surface drifters in each group.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F3.jpg
Fig. 3.

The number of surface drifters which traveled eastward along each latitude bin in the middle (131~137°E) of the East Sea. Bin size is 1°. For example, the number in 38°N bin represents the number of surface drifters whose mean latitude were between 37.5°N and 38.5°N.

표층 뜰개 궤적의 평균 위도가 38.5∼39.5°N인 경우는 동한난류가 한국 동해안에 붙어서 북쪽으로 움직이는 표층 뜰개들과 해안에서 조금 떨어져서 130°E를 따라 북쪽으로 움직이는 표층 뜰개들이 있다(Fig. 2d). 동한난류가 130.5°E에서 동쪽으로 방향을 바꾸어 흐르기 시작하면서 표층 뜰개들은 38°N에서 최대 40°N까지 남북으로 사행하며 동쪽으로 움직인다(Fig. 2d). 표층 뜰개들의 평균 위도가 39.5∼40.5°N인 경우는 한국 동해안에서 이안 후 계속 북동쪽으로 이동한다(Fig. 2e). 표층 뜰개들이 132°E, 40°N 근처에 도착한 후부터 쓰가루해협을 향해 비교적 위도선에 평행하게 동쪽으로 이동하는 모습을 보인다. 표층 뜰개들이 동쪽으로 위도선과 평행하게 이동할 때 약 50 km로 진폭을 갖고 사행한다.

동한난류가 한국의 동해안에서 이안한 후 동쪽으로 흐를 때 동해 중앙(131°E∼137°E)에서 해류 주축(동쪽으로 흐르는 해류의 유속이 가장 빠른 곳)의 위도는 매년 다르다. 표층 뜰개의 이동경로로부터 구한 동해 중앙에서 해류의 주축 위도는 35.5°N부터 40.5°N까지 고른 위도범위를 가진다(Fig. 3). 이 중에서 가장 빈번한 해류 주축의 위도는 37.5∼38.5°N이다(Fig. 2c).

3.2 일본연안분지류

일본연안분지류는 대한해협을 통과한 대마난류의 일부가 35~36°N 부근에서 곧바로 동쪽으로 흘러서 상대적으로 수심이 얕은 일본의 연안 대륙붕(수심 200 m 내외)을 따라 흐르는 해류이다. 일본연안분지류는 대마난류의 연장이라는 측면에서 대마난류라고도 부른다. 일본연안분지류가 일본 연안을 따라 북동쪽으로 흐르는 동안 야마토분지내에서 사행하며 소용돌이들을 형성한다(Fig. 4a). 때에 따라서는 일본연안분지류가 일본연안을 따라 흐르지 않고 오키제도(Oki Islands) 근처에서 132~133°E을 따라 이사부해산과 해오름해산 부근을 지나서 39°N 부근 야마토천퇴(대화퇴) 남서쪽까지 북상한다(Yoon, 1982). 이후 북상한 해류는 곧바로 야마토분지내에서 다양한 궤적을 그리며 쓰가루해협을 향해 동쪽으로 사행한다(Fig. 4b).

동해 표층 지형류 연구에서 외해분지류는 극전선 이남에서 표층 해류의 강한 변동성으로 인해 하나의 해류 경로로 보기 어려워 독립적인 대마난류 분지류로 분류하지 않았다(Kawabe, 1986; Lee and Niiler, 2010a). 이 연구에서는 외해분지류를 일본연안분지류에 포함시켜 표층 뜰개의 궤적을 분류하였다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F4.jpg
Fig. 4.

Trajectories of surface drifters along (a) the Japan Nearshore Branch (JNB) along the coast (the Tsushima Warm Current) and (b) the JNB separated from the coast. Here, n is the number of surface drifters in each group.

3.3 일본분지에서 해류 순환 및 경로 변동

심층의 해류 관측 자료에서 일본분지 내부 중층과 심층의 반시계방향 순환이 보고된 바 있다(Senjyu et al., 2005; Park and Kim, 2013). 그러나 이에 관한 표층 해류의 실제 관측은 매우 제한적으로 이루어져 그동안 일본분지 내 순환은 표층부터 심층까지의 모든 해류를 함께 포함시켜 표기해 왔었다(Yoon and Kawamura, 2002). 표층 뜰개의 궤적을 이용하여 일본분지 내부의 표층 순환을 확인하기 위하여 러시아 블라디보스토크 인근 해역에서 출발한 표층 뜰개들의 이동경로를 분석하였다(Fig. 5).

블라디보스토크 일대에서 출발한 표층 뜰개는 남서쪽으로 이동한 후 다시 남동쪽으로 방향을 바꾸어 사행하면서 쓰가루해협과 소야해협을 통해 동해를 빠져나갔다. 표층 뜰개들이 동해 동부 구간(133~137.5°E, 35~42°N)을 지날 때의 궤적이 가지는 모든 위도 값들을 평균하여 평균 위도를 계산한 후, 평균 위도의 범위에 따라 궤적들을 네 가지의 경로로 분류하였다(Fig. 5). 러시아 블라디보스토크 인근에서 투하된 표층 뜰개들은 극전선 북서분지(northwestern branch; 130.5∼132°E, 39.5∼42°N)를 따라 남동쪽으로 이동하고, 극전선의 평균 위도(39∼40°N) 부근에 도착했을 때 다양한 경로를 선택하여 이동한다(Figs. 5a, b and c). 이 경로들 중에서 극전선의 평균 위도(39∼40°N)를 따라 동쪽으로 이동하는 경우가 가장 빈번한 경로였다(Figs. 5b and c).

러시아 블라디보스토크 연안에서 출발한 표층 뜰개들의 일부(4 개)는 동쪽으로 이동하지 않고 남쪽을 향해 흐르다가 울릉도를 지나 울릉분지 내부로 진입하여 최대 35°N까지 남하했다. 그 후 표층 뜰개들이 동쪽으로 이동 방향을 바꾸어 사행하면서 쓰가루해협 쪽으로 움직였다(Fig. 5a). 블라디보스토크 연안에서 출발한 대부분(26 개)의 표층 뜰개들은 극전선 북서분지를 따라 반시계방향으로 원호를 그리며 남동쪽으로 이동한 후 쓰가루해협 쪽을 향했다(Figs. 5b and c). 이는 해류계를 계류하여 관측한 심층해류와 같은 방향이다(Senjyu et al., 2005; Park and Kim, 2013). 동해 북서 해역(129~134°E, 40~42°N)에서 출발한 표층 뜰개들의 일부는 남동쪽으로 이동하지 않고 일본분지를 횡단하여 동쪽으로 이동하는 경우도 있었다(Fig. 5d).

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F5.jpg
Fig. 5.

Trajectories of surface drifters released or started off Vladivostok in the northwester East Sea. Surface drifters were grouped by the mean latitude (L) of their trajectories within 133-137.5°E and 35°N-42°N. Here, n is the number of surface drifters in each group.

3.4 극전선의 위치와 표층 뜰개의 남북 이동 한계

극전선은 남쪽의 난수역과 북쪽의 냉수역의 경계로서 극전선을 남북으로 가로질러 강한 수온 차이(수온 구배)가 존재한다(Preller and Hogan, 1998). 가을, 겨울, 봄에 극전선의 위치는 인공위성 해표면 수온 영상으로부터 39∼40°N 사이에서 발생하는 강한 남북 해표면 수온구배를 이용해서 관측할 수 있으나, 여름에는 강한 태양복사에 의해 해표면 근처의 수온이 올라가기 때문에 해수면 아래 50 m 보다 깊은 곳에서 남북 수온 구배를 계산해야 관측할 수 있다. 이 연구에서 극전선의 위치는 해표면이 아니라 해수면 아래 50∼300 m 수심에서 남북 방향 수온 구배가 가장 큰 곳을 의미한다(Preller and Hogan, 1998; Kim et al., 2002; Choi et al., 2004). 동해에서 해수면 높이는 상층의 열용량을 대표하며, 해표면으로부터 약 300 m까지의 평균 수온과 상관성이 높다(Kim et al., 2002). 동해 북쪽 냉수역과 남쪽 난수역의 경계인 극전선을 따라서 표층 해류가 서쪽에서 동쪽으로 빠르게 흐른다. 대한해협에서 출발한 표층 뜰개들이 북쪽으로 이동하고, 일본분지 북서쪽에서 투하된 표층 뜰개들이 남쪽으로 이동하여 동일 기간에 난수역과 냉수역의 경계인 극전선에서 만나는 경우들을 조사하였다(Fig. 6). 이 기간 동안에 인공위성이 관측한 해수면 높이 분포와 해수면 높이 자료를 사용하여 계산한 표층 지형류 분포를 표층 뜰개 경로와 함께 나타냈다. 동해 북쪽에서 출발한 표층 뜰개와 동해 남쪽에서 출발한 표층 뜰개가 동일 기간에 동해 중앙을 이동하는 경우는 많지 않았다.

1999년 10월부터 2000년 2월까지 동해를 이동한 표층 뜰개들이 39∼40°N에서 만나서 위도에 평행하게 동쪽으로 이동하는 모습이 확인되었다(Fig. 6a). 각 표층 뜰개마다 이동 속도가 달라서 사행하며 138°E까지 이동하는 데 1개월에서 5개월이 걸렸다. 같은 기간에 동해의 전반적인 해수면 높이 분포를 살펴보면 해수면 높이의 남북방향 구배가 크고 유속이 빠른 곳이 39∼40°N에 나타나면서 이 위도대가 난수역과 냉수역의 경계가 되는 곳(극전선)임을 보여주었다. 즉, 일본분지 반시계방향 순환을 따라 남쪽으로 이동하는 표층 뜰개들과 동한난류를 따라 북쪽으로 이동하는 표층 뜰개들이 39∼40°N에 위치한 극전선에서 만나서 동쪽으로 이동하는 모습을 확인하였다. 표층 뜰개들의 궤적과 해수면 높이 분포는 다른 해에 비하여 남쪽에 위치한 난수역이 확장되고 북쪽에 위치한 냉수역이 축소되었음을 나타낸다(Fig. 6a). 또한 동해 100 m 수심의 수온 관측 자료도 1999년 10월은 난수역이 북쪽으로 확장된 때(warm period)임을 보여 주었다(Choi et al., 2004; Talley et al., 2006).

2007년 1월부터 6월까지는 동해를 이동한 표층 뜰개들이 37∼38°N를 중심으로 형성된 극전선을 따라 138°E까지 이동하였다(Fig. 6b). 2007년에는 1999년과 비교하여 상대적으로 남쪽 난수역이 축소되고 북쪽 냉수역이 확장되었다. 같은 기간에 대한 동해의 전체적인 해수면 높이 분포를 살펴보면 해수면 높이 구배가 커서 유속이 빠른 곳이 37∼38°N에 분포하였다. 따라서 2007년 1월부터 6월은 동해의 냉수역이 확장되었던 기간(cold period)임을 알 수 있다(Fig. 6b).

이전 연구들에서는 해수면 높이, 해표면 수온, 표층(50 m) 수온 분포를 이용하여 극전선의 위치를 파악해왔다. 이 연구 결과는 표층 뜰개들의 이동경로를 이용하여 극전선의 위치를 확인할 수 있다는 가능성을 제시한다. 그러나 표층 뜰개는 약 15 m 깊이의 해류를 대표하고, 인공위성 고도계 자료를 이용하여 계산한 해류는 약 300 m까지의 평균적인 지형류이므로 두 가지 방법으로 구한 해류와 극전선의 위치가 약간 다를 수 있다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F6.jpg
Fig. 6.

Composites of absolute dynamic topography (m) (contours at 0.05 m intervals) and drifter trajectories (a) from October 1999 to February 2000 and (b) from January 2007 to June 2007. Red (black) lines represent trajectories of surface drifters released from the Korea Strait (off Vladivostok, Russia). Vectors are surface geostrophic currents estimated from the satellite altimeter data.

4. 동해 표층의 평균해류와 변동성

동해의 표층 해류는 시간적인 변화가 활발해서 연별 또는 월별로 해류의 방향과 세기가 다르다(Kim et al., 2002; Choi et al., 2009; Lee and Niiler, 2010a). 동해 표층 해류의 주된 경로를 표출하기 위하여 동해전체를 0.25°×0.25° 간격으로 격자를 나눈 후, 1991년부터 2017년까지 각 격자 내에서 관측된 모든 표층 뜰개의 속도 벡터들을 평균한 뒤 해당 영역에 대한 하나의 대표 값(평균 벡터)과 분산을 나타냈다(Figs. 7 and 8).

4.1 동해 표층의 평균해류

평균 해류도를 살펴보면 대한해협에서 38°N까지 우리나라 동해안을 따라 20 cm/s 이상의 유속을 갖는 해류가 넓은 폭으로 북쪽을 향해 흐른다(Fig. 7a). 실제 동한난류의 폭은 이보다 더 좁기 때문에 이는 동한난류가 129.3∼130°E 사이에서 북쪽으로 흐를 때 해안 쪽에 붙어서 올라가는 경로와 해안에서 멀리 떨어져서 외해 쪽에서 북쪽으로 흘러가는 다양한 경로가 있음을 의미한다(Fig. 2).

한국 동해안을 따라 북쪽으로 흐르던 해류가 36∼38°N에서 이안하여 동쪽으로 흐를 때 외해에서 다양한 경로를 갖는다(Fig. 7a). 울릉도 남쪽을 통과하여 동쪽으로 흐르는 경로(Figs. 2a, b and c), 울릉도 북쪽을 통과하여 동쪽으로 흐르는 경로(Fig. 2d), 울릉도 북쪽에서 북동쪽으로 흘러 극전선 위치(39∼40°N)까지 올라가는 경로(Fig. 2e)가 있다. 이들 중 울릉도를 끼고 돌아 북쪽에서 남쪽으로 사행하며 131.2°E를 따라 남쪽으로 흐른 후 다시 132.5∼133.5°E를 따라 북동쪽으로 흐르는 큰 사행이 가장 뚜렷하게 보인다. 동한난류 사행의 첫 번째 마루와 두 번째 마루는 약 38.5°N에 위치하고 두 마루 사이의 거리는 약 280∼310 km이다(Figs. 2b and 7a).

대한해협의 동쪽 수도(channel)를 통과한 해수가 일본 북쪽 해안을 따라 빠르게 북동쪽으로 흐르며 일본연안분지류를 형성한다(Figs. 4 and 7a). 대한해협의 서쪽 수도를 통과한 해수가 한국 연안을 따라 흐르다가 일부가 35.2∼35.5°N에서 방향을 바꾸어 동쪽으로 흘러서 일본연안분지류와 합류한다(Fig. 4). 일본연안분지류가 오키제도(Oki Islands) 근처에서 132~133°E을 따라 북쪽으로 흐른 후 쓰가루해협을 향해 사행하는 경로도 있다(Fig. 4b).

러시아 연해주 연안에서 표층 뜰개들이 연해주한류를 따라 남서쪽으로 이동하다가 북한한류로 이어지는 구간(131°E∼132°E, 42°N∼42.5°N)에서 북한한류와 함께 연안을 따라서 이동하는 경우보다 극전선 북서분지를 따라서 남동쪽 외해로 이동하는 경우가 더 많았다(Park et al., 2013). 일본분지 서쪽에서 남동쪽으로 흐르는 해류는 극전선(39∼40°N)을 따라 동쪽으로 흘러서 쓰가루해협과 소야해협에 이른다. 평균 표층 해류도에는 연해주한류가 일본분지 서쪽에서 반시계방향 순환과 연결되어 하나의 큰 순환을 이루고 있다(Park et al., 2004). 동한만 표층에서는 평균적으로 시계방향 순환이 발달한다(Lee and Niiler, 2005).

해류가 쓰가루해협 서쪽에서 소야해협을 향해 북쪽으로 흐를 때 일본 연안으로부터 약간 외해로 떨어져서 비교적 넓은 경로의 변화를 보이며 흐른다(Figs. 2, 4 and 5). 해수가 유출입하는 대한해협(128~130°E, 33~35°N), 쓰가루해협(140~142°E, 41°N), 소야해협(46°N)에서 해류의 속도가 상대적으로 빠르다.

이 연구에서 작성된 동해 평균 표층 해류도는 0.25° × 0.25° 격자 간격으로 평균 해류를 표현하여 이전 평균 표층 해류도들(Lee et al., 2000; Lee and Niiler, 2005; Park et al., 2013)보다 더 상세히 구분된 흐름들이 있다(Fig. 7a). (1) 동한만에서는 전선(front)을 따라 북동쪽으로 흘러서 일본분지 반시계방향 순환과 연결되는 좁은 해류(130∼132°E, 39∼40°N)가 관측되었다. (2) 동해 중앙을 사행하는 해류의 두 번째 마루(133.5~134°E, 38.0∼38.5°N)에서 해류가 두 개의 경로로 갈라져서 한 갈래는 동쪽으로, 다른 한 갈래는 남동쪽으로 흐른다. (3) 동해 북쪽에서 연해주한류와 극전선을 따라 흐르는 해류가 하나로 연결되어 반시계방향 순환을 형성한다. (4) 동한난류가 울릉도를 끼고 시계방향으로 회전한 후에 남쪽으로 흐를 때 주로 131°E를 따라 흐르는 경로를 갖는다.

표층 뜰개 자료를 이용해 오일러 방법으로 동해 전 지역에서 표층 해류의 평균 유속과 유향을 각 격자점에서 계산했다. 변동성이 큰 해역(130~140°E, 35~38°N)에서는 해류 방향이 일정하지 않아서 해류 벡터들을 평균하는 과정에서 벡터들이 서로 상쇄되어 평균 해류가 실제 순간 속도보다 매우 작게 나타날 수 있다. 이를 살펴보고자 동해 전체를 0.25° 격자 간격으로 나눈 후, 격자 내에서 관측된 모든 표층 해류 벡터들의 속력을 평균해서 나타내었다(Fig. 7b). 그 결과 각 격자에서 오일러 방법으로 구한 평균 속도(해류 속도 벡터들의 평균)가 10 cm/s 미만으로 나타난 구역들에서 평균 속력(해류 속력들의 스칼라 평균)이 대부분 19 cm/s 이상으로 나타났다. 각 격자에서 오일러 방법으로 평균한 해류 벡터들은 130∼140°E, 35∼38°N 해역에서 평균 벡터의 크기가 작은 곳과 큰 곳이 구분되어 해류의 주요 경로가 구분되어 보이지만(Fig. 7a), 같은 해역에서 해류 속력을 살펴보면 공간적으로 큰 차이 없이 전체 해역에서 속력이 비슷하게 크다(Fig. 7b). 이는 해류의 방향 변동이 큰 격자들(해류가 일정한 방향으로 흐르지 않고 계속 해류의 방향이 변화하는 곳)에서 해류의 순간적인 속력은 작지 않으나 방향이 시간별로 달라져 해류 벡터들을 시간 평균 하는 과정에서 벡터들이 서로 상쇄되어 벡터 합이 작아짐을 의미한다.

표층 뜰개는 동해 전체를 시·공간적으로 균일하게 지나가지 않는다. 그러므로 표층 뜰개의 궤적과 이동 속도를 이용해서 평균 해류를 구할 때 평균 해류는 편향(bias)이 존재할 수 있다(Lee and Niiler, 2010a). 따라서 표층 뜰개 궤적을 이용하여 구한 평균 해류도는 각 격자를 지난 표층 뜰개의 수와 관측 해류벡터들의 수를 참고하여 대표성을 확인해야한다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F7.jpg
Fig. 7.

(a) Mean surface current vectors on 0.25° × 0.25° grid and (b) mean surface current speed (cm/s).

4.2 표층 해류의 변동성

동해 표층 해류의 변동성을 확인하기 위해 0.5°×0.5° 격자 간격으로 분산타원을 평균 해류 벡터와 함께 표출하였다(Fig. 8a). 벡터(유속, 유향)는 평균 해류 벡터이고, 분산타원은 격자 내에서 해류 벡터들의 끝부분이 변동하는 정도를 나타낸다. 분산타원을 0.25°×0.25° 격자 간격으로 표현할 수 있으나 분산타원들이 서로 중첩되어 이를 해석하는 데 어려움이 있었다. 또한 해류의 분산타원들이 서로 겹치는 것을 방지하기 위하여 분산타원을 평균 해류 벡터의 시작부분에 표기하였다(Fig. 8a).

대한해협에서는 해류의 변동성(분산타원)이 서수도에 비해 동수도에서 더 작다(Fig. 8a). 울릉 난수성 소용돌이, 독도 냉수성 소용돌이, 야마토분지 소용돌이, 동한만 난수성 소용돌이가 발생하여 이동하는 해역은 해류의 변동성이 커서 분산타원들이 상대적으로 크고 모양이 원에 가깝다. 동해 내부 수심이 깊은 곳에서는 대체적으로 분산타원이 원에 가깝지만, 연안에 가까워질수록 분산타원의 단축 길이가 감소하면서 장축이 연안과 나란하여 모양이 타원에 가깝다. 해류 벡터의 분산타원은 쓰가루해협에서 상대적으로 크다.

표층 뜰개는 공간적으로 균일하게 흐르지 않기 때문에 해류 벡터의 분산은 자료의 수에 따라 달라질 수 있다. 따라서 각 격자별로 해류 벡터 자료의 관측수를 나타내어 분산타원의 장·단축 성분과 함께 비교하였다(Fig. 8b). 울릉분지와 야마토분지에서 표층 뜰개로 추정한 해류 벡터수가(400 이상으로) 많고 해류벡터들의 분산도 크게 나타난다. 이 해역은 난수성과 냉수성 소용돌이들이 많이 발생하고 이동하는 곳으로 알려져 있다(Isoda, 1994, Mitchell et al., 2005; Lee and Niiler, 2005; 2010b). 러시아 연안과 북한연안을 제외하고 40°N 이남 해역에서 분산을 구하는 데 사용된 표층 해류 벡터의 수가 상대적으로 많아서 해류의 분산타원이 해류의 시간 변동성을 잘 나타내고 있다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F8.jpg
Fig. 8.

(a) Variance ellipses and (b) the number of surface current vectors used for variance estimation with major axis and minor axis on 0.5° × 0.5° grid.

5. 토 의

동한난류가 한국 동해안을 따라 북쪽으로 흐르다 이안하여 동쪽으로 흐르는 해류의 경로를 기준으로 동해 남서 해역의 표층 순환을 분류한 연구들이 수행되었다(Lee and Niiler, 2005; Lee and Niiler, 2010a; Pak et al. 2018). Lee and Niiler(2010a)는 동해 남서 해역 표층 순환의 공간분포 패턴을 대한해협에서 유입되는 해류의 상대와도에 따라 분류하였다. 울릉 소용돌이(Ulleung Eddy) 패턴은 대한해협에서 해류가 작은 음의 상대와도를 가졌을 때 동한난류가 울릉분지 내에서 울릉 난수성 소용돌이의 주위를 따라 시계방향으로 순환하거나, 울릉분지를 통과한 후 동쪽으로 흐르며 사행한다고 주장하였다. 또한 관성경계류(Inertial Boundary Current) 패턴은 대한해협에서 해류가 이례적으로 큰 양의 상대와도를 가질 경우, 평균 유속이 다른 경우보다 1.5∼2배까지 강해지면서 큰 관성을 가진 동한난류가 높은 위도까지 북상한다고 주장하였다.

이 연구에선 한국 동해안을 따라 동한난류가 북쪽으로 흐르는 구간(129.3∼130°E, 35.5∼37°N)에서 표층 뜰개가 관측한 평균 유속을 동해 중앙에서 표층 뜰개들의 이동 궤적과 관련지어 동해의 표층 해류 패턴으로 구분하려고 시도하였으나, 뜰개 궤적들의 분포에서 특별한 규칙성은 나타나지 않았다(Fig. 9). 평균 북쪽 유속(v)이 상대적으로 빠른 경우 (v ≧ 50 cm/s)에 더 많은 관성경계류 패턴 경로를 예상하였으나 그렇지 않고 표층 뜰개들은 다양한 경로로 동쪽으로 이동하였다(Figs. 9c and d). 이는 동해 가운데를 지나는 뜰개들의 경로가 한국 동해안을 따라 북쪽으로 이동하는 속력에 큰 영향을 받지 않음을 나타낸다.

Lee and Niiler(2010)가 동해 남서쪽에서 나타나는 표층 순환 패턴을 분류하고 제시하였다면, 이 연구에서는 영역을 확장하여 해류가 연안에서 이안한 직후부터 동해 중앙을 사행하는 경로 전체를 중심으로 표층 뜰개 궤적의 평균 위도가 변동하는 양상을 패턴으로 분류하고 각 패턴을 제시하였다. 이 연구에서 새로 분류된 표층 해류 패턴들은 기존 울릉 소용돌이 패턴과 관성경계류 패턴 안에서도 평균 위도에 따라 다양한 이동 경로가 존재하는 모습을 보여준다. 또한 통계적으로 어느 위도대의 경로가 가장 빈번한지를 표로 제시하였다. 이 연구는 동해 중앙부뿐만 아니라 북부 영역에서도 표층 순환 특성을 분석하여 남쪽과 북쪽 순환의 상호 연관성까지 제시해 준다. 이는 난수역과 냉수역의 확장과 축소로 동해 표층 해류의 경로가 변동하는 모습을 표층 뜰개 궤적 자료를 이용하여 보여주었다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F9.jpg
Fig. 9.

Trajectories of the surface drifters along the EKWC. Surface drifters were grouped by the spatial mean northward speed (v) within 129.3-130°E and 35.5-37°N. (a) v < 30 cm/s, n = 8 (b) 30 cm/s ≤v < 50 cm/s, n = 31 (c) 50 cm/s ≤ v < 70 cm/s, n = 30 (d) v ≥ 70 cm/s, n = 15. Here, n the number of surface drifters in each group.

이 연구에서는 동해 표층을 통과한 표층 뜰개들의 이동궤적 자료를 서로 다른 두 가지방법으로 분석하였다(Figs. 2, 4, 5 and 7). 각 격자를 통과한 표층 뜰개들의 속도를 오일러 방법으로 평균한 평균 해류 벡터장(평균 해류도)은 대체적으로 사행설과 삼분지설의 해류 경로를 보여주었다(Fig. 7a). 라그랑지 방법의 해류도(Figs. 2, 4 and 5)는 표층 뜰개들이 이동한 경로를 추적하여 표현한 것으로, 동한난류의 경로변동, 일본연안분지류의 사행, 그리고 일본분지에서 반시계 방향으로 순환하는 해류의 경로와 그 변동을 실제 관측 자료에 근거하여 나타내고 있다. 오일러 방법의 평균 해류도(Fig. 7a)만으로 동해의 순환을 이해하는 경우 실제 해수가 이동하는 다양한 경로(Figs. 2, 4 and 5)와 그 변동성이 무시될 수 있음을 유의해야 한다. 따라서 동해의 표층 순환과 해수의 이동경로를 연구할 때 라그랑지 방법으로 구한 해류도에 나타난 해류의 사행과 소용돌이들을 고려하는 것이 필요하다.

이전 연구들에서 관측한 해류와 물성 자료를 이용하여 제작된 동해 해류 모식도들에 동해의 표층 순환이 여러 가지 형태로 제시되었다(Lee and Niiler, 2005; Lee and Niiler, 2010a; Park et al., 2013). 이 연구에서는 1991년부터 2017년까지 동해를 통과한 표층 뜰개 자료(382개)를 이용하여 이전 연구(Lee and Niiler, 2005)에서 0.5°×0.5° 격자 간격으로 제시한 평균 표층 해류를 0.25°×0.25° 격자 간격으로 더 상세하게 나타냈다(Fig. 7a). 그리고 이를 근간으로 라그랑지 방법의 해류도(Figs. 2, 4 and 5)를 참조하여 해류 모식도를 제시하였다(Fig. 10). 해류 모식도에 표현한 주요 해류의 경로는 각 격자에서 평균 해류의 속도가 8 cm/s 이상으로 벡터가 상쇄되지 않고 일정한 방향으로 흐르는 곳들을 선택하여 표시하였다. 또한 각 격자를 지나간 표층 뜰개의 수가 5개 이상이고, 평균 벡터 계산에 사용된 해류 벡터의 수가 20개 이상인 곳에만 표기하여 관측수가 적거나 꾸준한 방향으로 해류가 흐르지 않는 곳에는 해류 경로를 표시하지 않았다(Fig. 10a). 해류의 속도가 빠르고 그 폭이 넓어 수송량이 클 것으로 추정되는 곳에 화살표를 두껍게 표현하였다.

동한난류가 한국 동해안을 따라 북쪽을 흐르는 경로가 매년 변하여 그 경로의 범위가 129.4∼130.2°E로 넓지만 하나의 선으로 표시하였다. 한국 동해안을 따라 북쪽으로 흐른 후 이안한 동한난류는 울릉도 서쪽(129.5°E, 37.5°N)에서 (1) 북동쪽으로 흘러 극전선에 이르기도 하고, (2) 동쪽으로 흐르며 작은 진폭으로 사행하기도 하고, (3) 울릉도를 끼고 시계방향으로 회전하여 131.2°E를 따라 남쪽으로 흐르기도 한다(Fig. 10a). 동한난류가 동쪽으로 흐르기 시작한 후에 해류 사행의 첫 번째 마루는 울릉도 북쪽에 형성되고, 두 번째 마루는 야마토분지의 서쪽(133.5~134°E, 38.0∼38.5°N)에 형성된다(Fig. 10b). 야마토분지 서쪽에서 쓰가루해협으로 흐르는 해류의 경로가 다양하여 그 남북 범위가 200 km에 이른다. 따라서 해류 모식도에서는 야마토분지 북쪽과 남쪽 경계를 따라 흐르는 대표적인 두 가지경로만을 표현하였다. Lee and Niiler (2005)는 야마토분지 서쪽에서 쓰가루해협으로 흐르는 표층 해류를 동해해류(East Sea Current)라고 부르고 그 남북 폭을 넓게 모식도에 표기하였다. 일본연안분지류는 일본 북쪽 해안선과 섬들 북쪽을 따라 북동쪽으로 흐른다. 때에 따라 일본연안분지류는 오키제도(Oki Islands) 근처에서 북상하여 야마토분지 내에서 다양한 궤적으로 쓰가루해협을 향해 흐르는 경로를 갖기도 한다.

동해의 북쪽에서는 러시아 연해주 해안을 따라 연해주한류가 남서쪽으로 흐른다. 연안을 따라 흐르던 연해주한류의 해류의 일부가 131.5°E 부근에서 이안하여 극전선 북서분지를 따라 남동쪽으로 흐르다가 39∼40°N에서 극전선을 만나서 동쪽으로 흐른다(Park et al., 2004). 연해주한류, 극전선 북서분지를 따르는 흐름, 극전선을 따라 동쪽으로 흐르는 해류가 일본분지를 반시계방향으로 감싸는 표층 순환을 형성한다. 쓰가루 해협 서쪽에서는 여러 곳에서 온 해류들이 함께 모여 일부는 쓰가루 해협을 통해 태평양으로 나가고 일부는 북쪽으로 흘러서 소야해협 북쪽까지 흐른다. 해류가 쓰가루 해협에서 소야해협을 향해 북쪽으로 흐를 때 해류 경로들의 변동 범위가 넓다. 러시아 연해주 연안을 따라 남서쪽으로 흐르는 강한 표층 해류와 소야해협 북쪽으로 흐르는 해류는 표층 뜰개 관측수가 부족하여 신뢰도가 낮아 표층 해류 모식도에 표현하지 않았다. 그러나 다른 해류 모식도들(Lee and Niiler, 2005; Park et al., 2013)은 표층 뜰개 자료뿐만 아니라 다른 자료도 사용하였기 때문에 동해 북부 순환이 타타르 해협 남쪽에서부터 시작되어 러시아 연해주 연안 그리고 북한 동해안까지 계속 연결되게 표현되어 있다. 동한만에는 시계방향으로 순환하는 소용돌이가 자주 발생한다. 동한만에서 극전선을 따라서 동쪽으로 흐르는 흐름이 일분분지를 감싸는 반시계방향 표층 순환과 연결된다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kso/2019-024-02/N0230240202/images/figure_KSO_24_02_02_F10.jpg
Fig. 10.

Schematic surface current map of the East Sea estimated from surface drifter trajectories. Red (Blue) lines represent warm current (cold current). (a) Vectors are mean surface current vectors (cm/s) and (b) Isobaths representing bottom topography of the East Sea are overlaid with schematic surface current map. Contour lines denote 1000, 2000 and 3000 m isobaths, respectively.

6. 요 약

동해 표층 해류 분포를 알아보기 위하여 표층 뜰개 경로를 일본연안분지류(JNB), 동한난류(EKWC), 일본분지 반시계방향 순환을 따라 이동하는 경로들로 분류하였다. 동한난류를 따라 이동한 표층 뜰개들이 이안하여 동쪽으로 이동하면서 동해의 중앙(131°E∼137°E)을 통과할 때 경로의 평균 위도가 36°N에서 40°N까지 매년 다르게 변화했다. 동해 중앙에서 표층 뜰개들의 가장 빈번한 이동 경로는 37.5∼38.5°N를 따라 사행하면서 동쪽으로 이동하는 경로였다(Figs. 2 and 3). 동해 북부 블라디보스토크 남쪽 해역에서 출발한 표층 뜰개들은 연안을 따라 남서쪽으로 흐르는 북한한류를 따라 이동하지 않고, 131.5°E에서 대부분 남동쪽으로 이동하여 극전선의 평균 위도를 따라서 반시계 방향으로 이동하였다. 특정 기간에 남쪽과 북쪽에서 동시에 출발한 뜰개들의 궤적을 이용하여 극전선의 위치를 추정할 수 있음을 보여주었다. 동해를 0.25°×0.25° 격자로 나누어 각 격자를 통과한 표층 뜰개들의 속도 벡터들을 오일러 방법으로 평균한 동해 표층 해류도를 작성하였고, 분산타원을 계산하여 평균 해류의 변동성을 알아보았다. 마지막으로 표층 뜰개 자료에 근거한 동해 표층 해류도를 바탕으로 표층 해류 모식도를 작성하였다.

표층 뜰개 자료만으로는 넓은 동해의 해류를 일정한 시간 간격으로 얻을 수 없다. 또한 동해에 투하한 표층 뜰개들의 투하 위치와 시각, 그 개수가 매년 일정하지 않기 때문에 장기간 연도별로 동해 해류 변동을 분석하는 데도 어려움이 있다. 그럼에도 이 연구는 그동안 주로 인공위성 고도계 자료를 이용한 지형류장과 해양수치모델로 모의한 해류를 바탕으로 연구하던 동해의 표층 순환을 표층 뜰개 궤적 자료를 이용하여 분석하였다. 특별히 동해의 여러 해류들의 평균적 경로와 그 경로의 변동성을 제시하였으며, 상세한 평균 표층 해류장을 구하고 그 변동성을 정량화하였다. 표층 뜰개 자료를 인공위성으로 관측한 해표면 수온과 해수면 고도 자료 그리고 자료동화를 수행하는 해양수치모델링 결과들과 함께 사용하면 동해의 표층 순환을 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대된다.

Acknowledgements

이 연구는 국립해양조사원 “광역·근해 해양재분석자료 생산 기반 연구”와 2019년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업(NRF-2016R1A6A1A03012647)의 일부입니다. 장기간 표층 뜰개를 꾸준히 투하하고 표층 해류 자료를 생산하여 이 연구에 사용할 수 있도록 제공해주신 국립해양조사원을 비롯한 국내외 여러 연구기관 관계자분들께 감사드립니다.

References

1
Choi, B.J., D.-S. Byun and K.H. Lee, 2012. Satellite-altimeter-derived East Sea Surface Currents: Estimation, Description and Variability Pattern, The Sea, 17: 225-242.
10.7850/jkso.2012.17.4.225
2
Choi, B.J., S.H. Cho, H.S. Jung, S.H. Lee, D.-S. Byun and K. Kwon, 2018. Interannual variation of surface circulation in the Japan/East Sea due to external forcings and intrinsic variability. Ocean Sci. J., 53(1): 1-16, doi.org/10.1007/s12601 -017-0058-8.
10.1007/s12601-017-0058-8
3
Choi, B.J., D.B. Haidvogel and Y.K. Cho, 2004. Nonseasonal sea level variations in the Japan/East Sea from satellite altimeter data. J. Geophy. Res., 109, C12028, doi:10.1029/2004JC002387.
10.1029/2004JC002387
4
Choi, B.J., D.B. Haidvogel and Y.K. Cho, 2009. Interannual variation of the Polar Front in the Japan/East Sea from summertime hydrography and sea level data. J. Mar. Syst., 78: 351-362.
10.1016/j.jmarsys.2008.11.021
5
Isoda, Y., 1994. Warm eddy movements in the Eastern Japan Sea. J. Oceanogr. 50: 1-15.
10.1007/BF02233852
6
Kawabe, M., 1986. Study on the Kuroshio and the Tsushima Current variations of the current path. J. Oceanogr. Soc. Japan, 42: 319-331 (in Japanese with English abstract).
10.1007/BF02114530
7
Kim, C.H. and J.H. Yoon, 1999. A numerical modeling of the upper and the intermediate layer circulation in the East Sea. J. Oceanogr., 55: 327-345.
10.1023/A:1007837212219
8
Kim, K., Y.K. Cho, B.J. Choi, Y.G., Kim and R.C. Beardsley, 2002. Sea level variability at Ulleung Island in the East (Japan) Sea. J. Geophy. Res., 107(C3): 3015, doi:10.1029/2001JC000895.
10.1029/2001JC000895
9
Kim, K. and R. Legeckis, 1986. Branching of the Tsushima Current in 1981-1983. Prog. Oceanogr., 17: 265-276.
10.1016/0079-6611(86)90049-2
10
Kim, Y.H., K.I. Chang, J.J. Park, S.K. Park, S.H. Lee, Y.G. Kim, K.T. Jung and K. Kim, 2009. Comparison between a reanalyzed product by 3-dimensional variational assimilation technique and observations in the Ulleung Basin of the East/Japan Sea, J. Mar. Syst., 78(2): 249-264, doi:10.1016/j.jmarsys.2009.02.01.7.
10.1016/j.jmarsys.2009.02.017
11
Lee, D.K., J.C. Lee, S.R. Lee and H.J. Lie, 1997. A Circulation Study of the East Sea Using Satellite-Tracked Drifters 1: Tsushima Current. J. Korean Fish. Soc., 30(6): 1021-1032.
12
Lee, D.K. and P.P. Niiler, 2005. The energetic surface circulation patterns of the Japan/East Sea. Deep-Sea Res. II, 52: 1547-1563.
10.1016/j.dsr2.2003.08.008
13
Lee, D.K. and P.P. Niiler, 2010a. Surface circulation in the southwestern Japan/East Sea as observed from drifter and sea surface height. Deep-Sea Res. I, 57: 1222-1232.
10.1016/j.dsr.2010.06.003
14
Lee, D.K. and P.P. Niiler, 2010b. Eddies in the southwestern East/Japan Sea. Deep-Sea Res. I, 57: 1233-1242.
10.1016/j.dsr.2010.06.002
15
Lee, D.K., P.P. Niiler, S.R. Lee, K. Kim and H.J. Lie, 2000. Energetics of the surface circulation of the Japan/East Sea. J. Geophys. Res., 105: 19561-19573.
10.1029/2000JC900061
16
Lee, S.H., D.S. Byun, B.J. Choi and E. Lee, 2009. Estimation of the surface currents using mean dynamic topography and satellite altimeter data in the East Sea. The Sea, 14: 195-204.
17
Lee, S.H., M.J. Kim, C.S. Kim, B.J. Choi and H.B. Moon, 2017. Surface Circulation and Vertical Structure of Current off the Keum River Estuary, Korea in Later Spring 2008. Ocean Sci. J., 52: 307-327.
10.1007/s12601-017-0043-2
18
Mitchell, D.A., D.R. Watts, M. Wimbush, W.J. Teague, K.L. Tracey, J.W. Book, K.I. Chang, M.S. Suk and J.H. Yoon, 2005. Upper circulation patterns in the Ulleung Basin. Deep-Sea Res. II, 52: 1617-1638.
10.1016/j.dsr2.2003.09.005
19
Morimoto, A. and T. Yanagi, 2001. Variability of sea surface circulation in the Japan Sea. J. Oceanogr., 57: 1-13.
20
Pak, G., Y.H. Kim and Y.G. Park, 2018. Lagrangian approach for a new separation index of the East Korea Warm Current. Ocean Sci. J., 54(1): 29-38, doi:10.1007/s12601-018-0059-2
10.1007/s12601-018-0059-2
21
Park, J.J. and K. Kim, 2013. Deep currents obtained from Argo float trajectories in the Japan/East Sea. Deep-Sea Res., 85: 169-181.
10.1016/j.dsr2.2012.07.032
22
Park, K.A., J.Y. Chung and K. Kim, 2004. Sea surface temperature fronts in the East (Japan) Sea and temporal variations. Geophys. Res. Lett., 31: L07304, doi:10.1029/2004GL019424.
10.1029/2004GL019424
23
Park, K.A., J.E. Park, B.J. Choi, D.-S. Byun and E.I. Lee, 2013. An oceanic current map of the East Sea for science textbooks based on scientific knowledge acquired from oceanic measurements. The Sea, 18: 234-265.
10.7850/jkso.2013.18.4.234
24
Park, K.A., D.S. Ullman, K. Kim, J.Y. Chung and K.R. Kim, 2007. Spatial and temporal variability of satellite-observed Subpolar Front in the East/Japan Sea. Deep-Sea Res. Pt I, 54: 453-470.
10.1016/j.dsr.2006.12.010
25
Preller, R.H. and P.J. Hogan, 1998. Oceanography of the Sea of Okhotsk and Japan/East Sea, Coastal segment (11,S), in The Sea, vol. 11, edited by A. L. Robinson and K. H. Brink, pp. 429- 481, John Wiley, Hoboken, N.J.
26
Senjyu, T., H.R. Shin, J.H. Yoon, Z. Nagano, H.S. An, S.K. Byun and C.K. Lee, 2005. Deep flow field in the Japan/East Sea as deduced from direct current measurements. Deep-Sea Res., 52: 1726-1741.
10.1016/j.dsr2.2003.10.013
27
Talley, L.D., D.H. Min, V.B. Lobanov, V.A. Luchin, V.I. Ponomarev, A.N. Salyuk, A.Y. Shcherbina, P.Y. Tishchenko and I. Zhabin, 2006. Japan/East Sea water masses and their relation to the Sea’s circulation. Oceanogr., 19: 32-49.
10.5670/oceanog.2006.42
28
Thomson, R.E. and W.J. Emery, 2014. Data analysis methods in physical oceanography. 3rd ed. Elsevier Science, 728 pp.
29
Yoon, J.H., 1982. Numerical experiment on the circulation in the Japan Sea. III. Mechanism of the nearshore branch of the Tsushima Current. Journal of the Oceanography Society of Japan, 38: 125-130.
10.1007/BF02110283
30
Yoon, J.H. and H. Kawamura, 2002. The formation and circulation of the Intermediate water in the Japan Sea. J. Oceangr., 58: 197-211.
10.1023/A:1015893104998
페이지 상단으로 이동하기