고기후와 해양환경 (Paleoclimate and marine environment)

고기후와 해양환경 (Paleoclimate and marine environment)

지표면의 70% 이상이 바다로 구성되어 있고 이들은 대기와 상호 작용에 의하여 지구상의 환경을 좌지우지한다. 특히 지표면과 대기에 존재하는 수분은 지구주변의 온도와 밀접한 관계가 있다. 지구의 탄생이래 해양이 생성되고 이 같은 수권은 지구의 온도 변화에 따라서 빙하기 간 빙하기를 반복하면서 지구상의 생태계의 변화를 좌우하였다. 이 같은 수분의 변화, 온도의 변화는 고 해양환경을 주도하였다.

 

지구상의 환경요인
수분량

지구를 중심으로 고려해서 지구의 외부를 수권(hydrosphere)이라 하며 여러 종류의 수족관 (water reservoir)으로 구성되어 있다(표 14-1), 지상의 거의 모든 물이 해양(oceans)에 존재함을 보여준다. 강으로부터 유입되고 빙하의 녹음으로 유입되기도 하고, 대기(atmosphere)를 통해 극 빙하(polar caps)까지 이동한다. 대륙에서 강수(precipitation)가 증발(evaporation)을 초과하여 강과 지하수를 지나 해양에 들어오게 된다.

대기에서는 공기 (air)가 가질 수 있는 증류수의 양은 공기의 온도에 따라 좌우된다. 공기의 온도가 10℃ 상승함에 따라서 약 2배로 증가한다(표 14-2), 예를 들면, 20℃의 실내 온도에서 대기의 수증기 양은 2.31%에 이른다.

이 값은 포화량(saturation)이라고 할 수 있다. 만약, 25℃에. 3.1% 수증기를 가진 대기(포화상태)가 15℃로 하강한다면 과포화 상태(supersaturated)가 되어 거의 절반은 농축되어 강수(precipitation)가 될 수 있다. 증발(E)과 강수(P)의 균형은 대기 중에 평균수량이 매년 유지되기 때문에 전세계에서 전체 강수량은 증발량과 일치하게 된다.

해양에서는 증발량이 강수량을 초과하고 육상에서는 반대로 이루어진다(예: 해양 평균 7cm, 육지에서 평균 17cm초과) 즉, 해양에서 잃어버린 해수는 육지에서 얻어지는 물로 보완된다. 이런 현상의 이유는 육지가 표면에 적게 노출되어 있다는 것과 대기에 적게 노출 될수록 증발비율이 적어진다는 것이다. 낮은 증발량과 덧붙어서 육지는 공기로부터 수분을 유발시키는 2가지 특성을 가졌다.

첫째, 증발량은 육지에서 보다 높다는 것이다. 해양에서 나온 공기는 대륙위로 도달하여야 한다. 고위도에서 공기는 저기압(lower atmosphere pressure)을 만나게 되고, 결국 확장되어 식혀진다. 낮은 온도에서는 많은 수분을 보유하지 못한다. 그래서 농축되어 육상에서 떨어진다.

둘째, 계절별 일일별 온도 변동이다. 육지 표면에서 전형적인 일일 온도 변화는 15℃정도이다. 반면에 해양에서는 1℃에 불과하다. 아침 일찍 대기로부터 많은 양의 수분을 유출할 수 있다. 안개가 발생하는 것이 대표적이다. 계절적인 변화에서도 마찬가지 현상이다. 겨울에, 온난한 해양 위에서 보다 온난한 공기는 수분을 함유하고 이들이 보다 차가운 지표에 접하게될 때 냉각되어 강우로 변한다. 온난한 계절에 해양으로부터 수분이 담긴 공기는 육지를 뜨거운 날로부터 구제한다. 육상에서 일교차, 계절별 교차 보다 해양에서의 교차는 크지 않아 해양이 육상보다도 안락한 지역일 것이다.

 

온도 조절 요소

열 복사(heat radiation)

모든 물체는 열을 복사한다. 그 양은 물체 크기(size)와 온도(T)에 따라서 증가한다. 복사는 감마파(gamma wave)에서 장파인 레디오파(radio wave)에 이르는 모든 파장(wavelength)에서 생긴다(그림 14-1(A)), 모든 파는 빛의 속도로 진행하고 모든 물체가 모든 파장의 에너지를 방출한다 하여도, 대부분 복사된 에너지가 집중되어 있는 지역은 물체의 온도(T)에 따라서 좌우된다. 즉, 온도가 상승하면 최대복사 파장은 짧아진다.

 

태양의 온도를 약 5600K로 하면 최대 태양복사파장(wave length of maimum solar-radiation)은 가시광 범위인 5.2×10-4mm인 노란색 (yellow)이다. 태양이 가시범위 (visible-range)내에 복사의 대부분을 발사할 지라도 어떤 것은 가시범위 양면 지역에서 발사된다. 즉, 태양복사의 적은 양은 적외선 (infrared)과 자외선(ultraviolet) 파장 내에서 나온다. 다른 파장에는 무시할 정도이다.