Long-term variation of satellite chlorophyll-a near the Antarctic Circumpolar Current

Abstract

남극해는 대기 중 열을 흡수 및 저장하는 해역으로 대기와 해양의 열 교환에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 남극해의 남극순환류 (Antarctic Circumpolar Current)는 남극대륙을 시계방향으로 흐르는 지구상에서 가장 거대한 해류로 대서양, 태평양, 인도양과 모두 접해 있어 남극과 각 대양간의 열과 해수 교환이 일어나는 통로로 작용한다. 지난 수십 년간 남극해에서 장기적으로 편서풍 강화와 표층수온 증가가 보고되고 있으며 특히, 남극순환류 주변해역에서 표층수온의 증가가 뚜렷이 나타나고 있다. 또한, 편서풍 강화 (30 - 60°S)와 편서풍 중심축의 남하는 남극순환류 위치 변동과 적도방향으로의 에크만 수송에 영향을 미친다. 이러한 남극순환류 주변해역에서 발생하는 표층수온의 증가, 지역별 남극순환류의 위치 변동 그리고 적도방향으로의 에크만 수송의 강화는 장기적으로 해양생태계에 영향을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 남극순환류 주변해역에서 발생하는 물리적 특성 변화가 해양생태계 하위영양준위인 식물플랑크톤 생물량 변동에 어떤 영향을 미치는지 파악하고자 하였다. 식물플랑크톤 생물량 대리변수인 엽록소 자료는 Garver-Siegel-Maritorena (GSM) 모델을 활용하여 생성된 장기 자료(1997년 - 2014년, 17년간)를 사용하였다 (Maritorena and Sigel, 2005). 남극해 위도 30 - 60°S 사이의 엽록소 농도는 남반구 여름철인 11 - 1월 사이에 높게 나타난다. 남극순환류 주변해역의 지난 17년간 여름철 엽록소 농도의 장기 경향 분석 결과 대서양 남극순환류 주변해역에서 증가하는 경향을 보이고 있으며 반대로 인도양 극 전선 (Polar Front) 부근에서는 엽록소 농도가 감소하는 경향을 나타냈다. 표층수온은 해양의 성층화 (Stratification)를 간접적으로 이해하는데 도움을 준다. 지난 17년간 표층수온은 대서양 남극순환류 주변해역과 인도양 극 전선 부근에서 증가하였다. 엽록소 농도와 표층수온의 상관관계는 대서양 남극순환류 주변해역에서 양의 상관관계를 보였고 인도양 극 전선해역에서 음의 상관관계를 나타냈다. 그러나 표층수온 자료만으로 식물플랑크톤 생물량 변동을 설명하기에 한계가 있다. 식물플랑크톤 성장에는 빛과 영양염 두 요인이 가장 중요하게 작용하기에 일사량과 혼합층 자료를 추가 분석하였다. 일사량 자료는 장기적으로 두 해역에서 모두 감소하였고 엽록소 농도자료와의 상관관계가 나타나지 않았다. 혼합층 깊이는 식물플랑크톤 성장에 필요한 영양염을 표층 및 유광층 내로 공급하는 물리적 요인으로 작용한다. 혼합층 깊이 자료는 두 해역에서 서로 반대되는 경향을 보였는데, 대서양 남극순환류 주변해역에서는 깊어지고 있으며 반대로 인도양 극 전선 부근에서는 감소하였다. 대서양 남극순환류 주변부는 대기로부터의 열이 저장되는 곳으로 보고되고 있으며 이러한 열이 혼합층 깊이 증가와 밀접한 관련이 있을 것이다. 반대로 인도양 극 전선 부근에서는 혼합층 깊이의 감소, 표층수온의 증가로 인한 성층화 강화가 식물플랑크톤 성장에 필요한 영양염 제한에 원인이 되었을 것으로 보고 있다. 결론적으로 남극순환류 주변해역의 두 해역에서는 혼합층 깊이의 변화와 표층수온의 증가가 장기 엽록소 농도 증감에 영향을 주었을 것이다.