해양환경과 오염

• 해양-대기 시스템

- 상호 보완적

- 기본적인 물의 저장소

- 해양 → 대기권 하부의 온도와 습도 조절에 결정적인 역할

- 대기순환 → 해파와 해류를 형성시키는 역할

 

• 해양 관련 재해

(1) 해양과 기상에 의한 재해

- 기상이변 및 사막화, 해안침식 등

- 인간의 활동에 의해 더 악화될 수 있음.

(2) 해양환경의 오염

- 인위적인 오염

 

• 대기권에서의 순환

(1) 코리올리 효과(Coriolis effect)

- 19세기 프랑스 수학자의 이름

- 지구자전에 의한 효과

- 자유로운 물체는 북반구에서는 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 전향함.

- 전 지구적인 해류와 풍류계의 움직임에 영향

(2) 풍류계 ; 코리올리 효과로 순환 대기대, 또는 셀을 형성 (그림 9-2)

- 하들리 셀 → 적도에서 위도 30°사이에 형성 → 무역풍

- 훼렐 셀 → 위도 30-60°사이에 형성 → 편서풍

- 극셀 → 위도 60°- 극 사이에 형성 → 극편동풍

(3) 기후에서 대기순환 효과

- 기후대의 다양성과 분포를 조절

- 예) 위도 20-30°사이에 건조기후대 분포

- 기후는 대기순환효과 이외에 코리올리효과, 육지와 바다의 분포, 육지의 지형에 의해 영향 받음. → 평균기온, 강수량, 구름량, 풍속 등의 지역별 다양성 초래.

 

• 해양과 해안지역

 

(1) 해양환경 (그림 9-4)

- 대륙붕(continental shelf)

가. 대륙연안으로부터 외안(offshore)까지

나. 수심이 낮고 경사가 완만

다. 육지로부터 유입된 유기물이 풍부한 퇴적물 존재 → 어류 양산하는 비옥한 환경

- 대륙사면(continental slope)

가. 경사가 급함.

나. 해양저까지 연결

- 해양저

가. 심해저 평원(abyssal plain), 해구(trench), 해저화산 등으로 구성됨.

나. 탐사되지 않은 광물자원의 보고

다. 독특한 생태계

라. 지구조운동이 가장 활발

 

(2) 해안지역의 성격

- 육지와 바다의 연결고리

- 물리적으로 끊임없이 변화한다.

- 해안지형 → 홍수림습지(mangrove swamp), 염하구(estuary), 염습지(salt marsh), 해빈(beach), 사주섬(barrier island), 암벽(rocky cliff), 산호초(coral reef)

- 세계인구의 대다수가 해안으로부터 100km 이내에 거주

→ 해양에 대한 의존도가 높음을 반영.

→ 해안환경이 인간활동의 충격을 흡수해야함.

→ 해양에 의한 재해에 대해 취약

 

• 해류와 해파

 

(1) 표층해류

- 표면에 부는 탁월풍에 의해 유동

- 50-100m 이내까지만 영향

- 코리올리효과에 양향받음.

-주요 해양분지에서의 물의 순환 일으킴.

 

(2) 지구 대순환 해류

- 밀도류

- 멕시코만류의 북극지역으로의 이동 초래

- 지구기온 유지에 영향

- 지온상승과 관련된 지구대순환해류의 약화 - 지구 빙하기 초래 가능

 

(3) 해파

- 바람의 강도, 해안으로부터의 위치, 바람의 영향시간 등에 의해 좌우됨.

- 파도작용의 최저한계 → 파장의 1/2

- 해안선의 파도작용

가. 파도의 원형운동이 수심의 감소에 따라 바닥의 마찰력 증가 → 타원형 → 전후진 운동

나. 쇄파(surf) → 부서지는 파도. 쇄파대(surf zone)

다. 파도에너지 상실 후 외양으로 되돌아감. → 바닥을 따라 판상으로, 혹은 이안류(rip current)로 이동

 

• 해안침식과 퇴적물 이동

 

(1) 파도에 의한 침식

- 대부분 평균해수면±10m 이내 지역에 한정됨.

- 쇄파 파고의 1.5배 깊이까지 침식 가능. 해수면 아래로 수m에 국한됨.

- 파도에 의해 운반되는 입자에 의한 암석의 마모.

 

(2) 파도와 해류에 의한 퇴적물 이동

- 연안류에 의한 이동

가. 대부분의 파도는 해안선과 사가으로 만남(그림 9-9).

나. 파도의 수직성분은 쇄파, 수평선분은 연안류(longshore current)를 형성. → 쇄파에 의한 침식물들을 연안류가 해안을 따라 이들을 이동시킴.

다. 연안류의 방향은 계절별로 바뀔 수 있다.

- 해빈이동(beach drift) (그림 9-11)

가. 세파대에서의 퇴적물의 지그재그 이동

나. 하루 수백m 이상 이동하기도 함.

 

(3) 폭풍우의 영향

- 해안에서의 침식과 퇴적의 평형상태를 깨뜨린다.

- 평균 침식률의 수배 내지 수십 배로 해안침식을 일으키기도 한다.

- 평상시의 해빈은 퇴적물의 손실보다는 공급이 커서 더 넓어짐.

- 폭풍우 동안에는 침식에 의해 손실이 훨씬 큼.

 

(4) 해안선의 다양성

- 암석해안(rocky coast)

가. 세계 해안의 80% 차지

나. 파식절벽(wave-cut cliff)과 파식대(wave-cut bench, or terrace)로 구성(그림 9-15)

다. 빈번한 낙석과 사태가 발생

- 해빈(beach)

가. 모래해안의 연안환경

나. 해안을 따라 나타나는 파도에 의해 씻겨진 퇴적물.→ 끊임없이 이동

- 사주섬(barrier island)

가. 연안에 평행하게 놓여있는 길고 좁은 사질 섬.

나. 세계 저지대 해안을 따라 잘 나타남.

☞ 미국 대서양 해안 → 15～30km 길이, 1.5～5km 폭, 3～30km 외안에 위치된 사주의 연속체를 이룸(그림 9-18).

다. 사주섬과 관련된 기타 해안지형 → 석호(lagoon), 사취(spit), 육계사주(tombolo), 염하구(estuary) (그림 9-17)

- 산호초(coral reef)

가. 수온이 18℃ 이상이 유지되는 얕고 맑은 물이 필요 → 적도지역 해안선의 많은 부분을 차지

나. 수천년 이상에 걸쳐 산호동물 각 개체들이 석회질 보호층을 쌓아서 형성.

다. 거초(fringing reef) → 인접 육지와 이어진 해안선 형성

라. 보초(barrier reef) → 석호에 의해 육지로부터 분리된 산호초

☞ 예) 오스트레일리아 퀸스랜드 근해의 대보초

마. 다양한 해안 생명체의 서식지로 생산적인 생태계

바. 얕은 해안환경의 영양분 재순환의 역할 담당

사. 큰 에너지의 파도력을 분산시키는 물리적 장벽

아. 중요한 심미적, 경제적 자원

자. 한정된 수온과 광량 요구값 때문에 열대폭풍과 같은 자연재해 및 인간활동으로부터의 피해에 취약

 

• 해안침식에 대한 대응

- 해안선 안정 및 해안 재산의 보호가 필요

 

(1) 해안선 보호

- 강성 안정화(hard stabilization)

가. 호안벽(seawall) 및 방파제(breakwater)(그림 9-22A)

→ 해안선에 평행

→ 구조물 기저에서의 파도 침식을 촉진, 바다쪽 해빈을 가파르고 좁게 만듬.

→ 구조물 자체의 불안전화

나. 그로인(groin)과 제티(jetty)(그림 9-23A)

→ 해안선에 수직

→ 모래의 이동을 막음으로써 해빈을 넓힘.

→ 인접해빈으로의 해빈이동을 감소시킴.

- 연성 안정화(soft stabilization) - 모래충전(nourishment)

가. 외안의 모래를 준설하고 파이프라인을 통해 슬러리로 해빈 위에 모래를 쌓는 과정.

나. 문제점

→ 경제적인 부담

→ 한 번 시작하면, 주기적으로 반복해야함.

→ 모래의 준설에 따른 해안생태계 파괴의 원인이 될 수 있다.

☞ 예) 바다거북 - 모래특성변화에 매우 민감(모래의 조직, 색 등)

→ 폭풍의 영향에 대한 불안정성

 

• 해안침식에 대한 논란

- 자연작용에 대한 지나친 간섭은 자연적인 균형을 파괴하여 결국에는 인간에 대한 재해로 돌아온다.

- 최근 구조물 건설을 제한하고 있다.

 

• 기상이변의 예

 

(1) 사이클론 폭풍(cyclone)

- 안쪽으로 회전하며 원형으로 바람을 일으키는 대기의 저기압계

- 과학적인 의미는 일반적이며, 다양한 종류의 넓고 약한 저기압계

- 코리올리 효과 때문에 북반구에서는 반시계방향, 남반구에서는 시계방향으로 회전

- 종류

가. 토네이도(tornado)

- 매우 강한 저기압 중심을 갖는 회오리바람

- 지속시간이 짧고 국지적이지만, 매우 강력하다.

- 보통 300-400m 폭

- 전진속도는 다양 → 100km/시 이상 질주하는 것도 있음.

- 풍속이 60-450km/시

- 내부 공기압이 대기압의 60% 정도

- 토네이도의 등급 → F 등급(테오르도 후지타 교수)(표9-1)

- 미국 중부와 남동부에 빈번히 발생

나. 태풍(typhoon)과 허리케인(hurricane)

- 바다 위에서 형성

- 토네이도에 비해 오랫동안 지속되고 광범위하다.

- 하루 동안의 에너지 흐름이 20메가톤 수소폭탄 400개가 방출하는 에너지와 같다.

- 카리브해와 북아메리카 → 허리케인

- 서태평양 → 태풍

- 인도양 → 열대성 사이클론

- 직경 600km까지 이른다.

- 불규칙하게 이동하며, 수 주일동안 지속

- 강한 폭풍우 동반 → 하천 및 폭풍쇄도로 인한 해안범람의 원인

다. 노리스터(nor' easter)

- 비열대지역에서 형성되는 사이클론 폭풍

- 열대성 사이클론보다는 약하고 바람도 덜 강력하다.

- 북미 동부해안을 따라 나타나고 종종 심각한 피해를 야기한다.

☞ 예) Ash Wednesday → 1962년 3월 7일 대서양 연안 강타 → 10m 이상의 폭풍파로 수일 동안 3억불 이상의 피해를 입힘.

라. 폭풍쇄도(storm surge)

- 대양이나 호수가 비정상적이며 일시적으로 수위가 상승하는 것.

- 사이클론 눈의 매우 낮은 압력

- 정상파와 수반되면 광범위한 해안 범람과 피해를 일으킴.

- 인명피해의 직접적인 원인 제공.

 

(2) 가뭄, 먼지 폭풍과 사막화작용

- 가뭄의 특성

가. 건기(dry spell) → 최소 15일 동안 강수량이 0.8mm 이하인 경우

나. 부분가뭄(partial drought) → 하루평균 강수량이 0.2mm를 초과하지 않는 날이 29일간 지속되는 경우

다. 절대가뭄(absolute drought) → 전혀 강수량이 없이 15일이 지속되는 경우

→ 가뭄은 예외적인 기상을 뜻하므로 사막지역에 적용하기는 것은 힘듬.

- 먼지폭풍(dust storm)

가. 사막의 특징

나. 바람에 의한 먼지로 시계 1000m 이하인 경우

- 사막화작용(desertification)

가. 비사막지역으로의 사막 확장 현상

나. 인간의 활동, 자연환경의 변화, 기후변화 등으로 나타날 수 있다.

다. 주요 징후 → 지하수면 하강, 물과 표토의 염분 증가, 지표수 공급의 감소, 비정상적으로 높은 침식률, 식생의 파괴 등..

라. 인간활동의 영향 → 부적절한, 혹은 과다한 농업계획 및 산림계획, 환경오염으로 인한 기후변화와 이에 따른 사막화 가속 등..

 

(3) 엘니뇨, 라니냐

- 어원 → Ei-Nino는 스페인어로 「남자아이-아기예수를, 그 반대 현상인 라니냐(La Nina, Anti-E1 Nine)는「여자아이」를 의미

- 태평양 동부 적도 해역(4"S-4"N, 150"W-90"W)의 월평균 해수면 온도 편차의 5개월 이동 평균값이 약 6개월 이상 계속해서 +0.5'C이상이 되는 현상을 엘니뇨, -0.5'C이하가 되는 현상을 라니냐라고 한다.

- 원래 엘니뇨는 보통 계절 변화로서 매년 크리스마스쯤에 서쪽에서 흘러온 적도 반류가 중앙아메리카 해안에 부딪혀 남으로 우회하기 때문에 적도대의 에콰도르 앞바다의 수온이 높고 염분이 적은 해수가 나타나는 것.

- 적도태평양의 중앙부까지 미치고 있는 대규모적인 현상임이 판명됨.

- 엘니뇨의 메커니즘

해양환경 오염.hwp

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