수권(hydrosphere)
수권(水圈, hydrosphere)은 지구의 물의 구성을 가리키는 개념이다. 구체적으로 해당되는 것은 해양, 호수, 하천이다. 수권은 지표의 70%를 덮고 있고 다수의 동식물의 생식의 장소이다.
수권은 대기권처럼 항상 움직인다. 하천의 흐름은 보기 쉽지만 호수의 움직임은 눈에 띄기 어렵다. 해양수의 흐름은 곳에 따라서는 육안으로 확인하기 쉽지만 열대 지방과 극지방의 사이나 대륙 간의 대류 등은 확인이 곤란하다. 이것은 열대 지방의 따뜻한 해수가 극지방으로, 극지방의 차가운 해수가 열대 지방으로 이동하는 것으로 이러한 흐름은 해류로 불리는 형태를 취한다. 이 해류는 해양의 표면과 심부(수심 약 4,000m)에 존재한다.
해양의 이 흐름에 영향을 주는 성질에는 물의 온도와 염분이 있다. 따뜻한 물은 비중이 작아 해양의 표면을 흐르지만 차가운 물은 비중이 커 해저로 가라앉아 흐른다. 염분이 많은 물은 비중이 커서 가라앉기 쉽지만 염분이 적은 물이나 담수는 비중이 작아 대양의 표면으로 부상한다. 물의 온도와 염분의 편성이 물의 부상과 침강 또는 중심부의 체류를 결정하는 요소이다.
해양에는 기후 시스템에 기여하는 기능이 두 가지 있다. 하나는 대기권의 온실효과를 좌우하는 화학 물질을 대량으로 저장하는 것으로 이 저장 구성의 변화 속도가 기후 변동의 속도를 한정한다. 또 하나는 지표에 닿는 태양 복사 에너지의 90%를 흡수하는 것으로 대기권의 움직임에 대해 열대 지방의 열을 극지방으로 이전해 태양 에너지를 재분배한다.
⑴ 수권의 성분
① 자연수 = 해수(97.22 %) + 담수(2.78 %)
② 육수의 성분
○ 육수 = 빙하·만년설(1.91 %) + 지하수(0.84%) + 기타(0.03 %)
○ 빗물이 육지의 광물질을 용해시켜 CO32-나 Ca2+가 많음
③ 해수의 성분
○ 염분의 구성
○ 암석의 풍화와 침식
○ 해저화산 : 해저화산이 폭발하여 Cl-가 가장 많이 용해돼 있음
○ 담수에는 많은 CO32-, Ca2+가 해수에 없는 이유 : 생물들이 이용하기 때문
○ 해수의 6대 원소 (질량비)
○ 염화 이온(Cl-) : 55.0 %
○ 나트륨 이온(Na+) : 30.6 %
○ 황산염(SO42-) : 7.7 %
○ 마그네슘(Mg2+) : 3.7 %
○ 칼슘(Ca2+) : 1.2 %
○ 칼륨(K+) : 1.1 %
○ 해수의 원소 분포 (몰농도)
| Cl- | 0.55 M | Na+ | 0.47 M | SO42- | 0.028 M |
| Mg2+ | 0.054 M | Ca2+ | 0.010 M | K+ | 0.010 M |
| CO2 | 2.3 mM | Br- | 0.83 mM | H3BO3 | 0.43 mM |
| Sr2+ | 0.091 mM | F- | 0.07 mM |
해수의 원소 분포
○ 위도에 따른 염분
○ 적도 : 강수량 ＞ 증발량. 염분 농도 낮음
○ 중위도 : 증발량 ＞ 강수량. 염분 농도 높음
○ 극지방 : 해빙작용 활발. 염분 농도 낮음
○ 대한민국의 염분
○ 황해가 동해보다 염분이 낮음 : 황해는 육지에 둘러싸여 담수의 성격을 띰
○ 여름철이 겨울철보다 염분이 낮음 : 강수량 - 증발량이 여름철에 크게 나타남
○ 염분비 일정의 법칙
| 염류 | 해수 1 kg 중의 염류(g) | 전체 염류에 대한 성분비(%) |
| NaCl | 27.2 | 77.7 |
| MgCl2 | 3.8 | 10.9 |
| MgSO4 | 1.7 | 4.8 |
| CaSO4 | 1.3 | 3.7 |
| K2SO4 | 0.9 | 2.6 |
| 기타 | 0.1 | 0.3 |
| 계 | 35.0 | 100.0 |
염분비 일정의 법칙
○ 메커니즘 : 긴 시간에 걸쳐 혼합됐기 때문
○ 이온별 체류시간
○ 해수에서 추출되는 유용광물 : 소금, 마그네슘, 브롬 등
○ 해수에 녹아있는 기체 : 산소, 이산화탄소, 질소 등 해양생물의 생존에 필수적
⑵ 해수의 연직구조 : 수심에 따른 수온변화로 구분
① 혼합층 : 50 m ~ 200 m
○ 정의 : 연직구조 상 수온이 일정한 구간
○ 태양에너지 영향 ○, 바람 영향 ○ : 바람에 의한 혼합으로 수온이 일정
○ 겨울철에 혼합층의 두께가 두꺼워짐 : 표층수의 냉각으로 인한 밀도류가 혼합층의 두께를 증가시킴
○ 중위도에서 혼합층의 두께가 가장 두꺼움 : 중위도가 바람이 가장 강하므로 (∵ 대기대순환)
○ 광합성의 영향으로 이산화탄소 농도가 낮음
② 수온약층 : 200 m ~ 1,000 m
○ 정의 : 수심이 깊어질수록 수온이 급격히 하강하는 층
○ 태양에너지 영향 ○, 바람 영향 ×
○ 안정성 : 하부가 상부보다 항상 온도가 낮음. 대류작용이 일어나기 어려움
③ 심해층 : 1,000 m ~
○ 정의 : 수온약층 아래에서 다시 수온 변화가 거의 없는 구간
○ 태양에너지 영향 ×, 바람 영향 ×
○ 위도, 계절에 관계없이 수온 일정 : 2 ~ 4 ℃. 4 ℃ 물의 밀도가 가장 크지만 고압 상황에서 최대 밀도 온도가 달라짐
○ 수온이 매우 낮음. 밀도가 큼. 저염분
○ 고위도 표층에서 침강한 찬 해수 때문에 용존 산소의 농도가 증가함
⑶ 해저지형
① 대륙붕 : 깊이가 200 m 미만의 기울기가 급하지 않고 완만한 지형
○ 육지 근처
② 대륙사면 : 대륙붕에서 바다 쪽으로 연장된 지형
○ 급한 기울기
○ 저탁류는 대륙사면에서 주로 나타남
③ 해구 : 수심 6,000 m 이상의 깊은 골짜기
④ 대양저 : 약 3,000 m ~ 6,000 m 깊이의 넓고 평평한 심해저 지형
⑤ 해령 : 암석이 지각 아래에서 밀려 올라와 해저산맥과 같은 지형
○ 열류량은 해령에서 가까울수록 증가
○ 두께는 해령에서 멀어질수록 증가
○ 해양판의 한 지점은 시간이 지남에 따라 해령에서 점차 멀어짐
○ 정단층이 우세하게 발달
⑥ 화산섬 : 섬 전체 또는 대부분이 해저화산의 분출물이 쌓여서 이루어진 섬
⑦ 해산 : 대양의 밑바닥에 원뿔 모양으로 우뚝 솟은 봉우리
⑧ 평정해산 : 바다 밑의 화산암체가 파도에 의해 정상부가 깎여 평탄해진 지형
⑨ 대륙대 : 대륙사면의 하부에서 심해저까지 완만하게 내려가는 경사 지역