1. 서 론
한국의 동해, 서해 및 남해의 연안과 근해를 포함하는 연 근해역의 수온은 계절변동성을 보여 겨울에 최저 수온을, 여름에 최고 수온을 나타낸다(NFRDI, 2001;NIFS, 2023). 또한 Hwang et al.(2012)이 국립수산과학원 위성관측 수온자료에 조화분해 방법을 적용하여 분석한 결과에도 겨울철 수온이 낮고 여름철 수온이 높은 연 주기 변동을 뚜렷하게 보여주 고 있다.
Kang et al.(1994)의 연구에 따르면 한국 주변 해역에서 순 열속은 1월과 10월에 각각 200~400Wm-2와 100Wm-2로 해양이 냉각되고, 4월과 7월에는 약 100Wm-2로 가열되고 있다고 밝 혔다. 따라서 순열속의 계절 변화가 수온의 계절변동을 발 생시키는 원인 중의 하나라 볼 수 있다.
한국 연근해역의 해류 모식도를 보면 한국 연근해역은 따 뜻한 해류인 쿠로시오 해류의 영향을 받는 것을 알 수 있다. 쿠로시오 해류는 계절변동을 하며, 이로 인해 쿠로시오 해 류의 영향을 받는 한국 연근해 해역에서 수온이 변동하는 것을 알 수 있다. 따라서 대기를 통한 열속 변화와 이류를 통한 열 수송의 변화는 수온의 계절변동을 발생시키는 주요 원인이라 볼 수 있다.
기상청에서 제공하는 태풍 자료를 보면 여름철 한국은 태 풍의 영향을 받는 경우가 많으며 특히 한국 남해 해역은 대 체로 매년 태풍의 영향을 받는 것을 알 수 있다. 열대 저기 압이 발달해 생성되는 태풍은 반시계 방향의 바람이 주변에 서 태풍의 눈 안으로 불어 들어오게 되며, 북반구에서는 바 람 방향의 오른쪽 90°로 전향력이 작용해 결과적으로 태풍 의 눈에서 바깥으로의 에크만 수송(Ekman Transport)이 발생 하게 된다. 에크만 수송에 따라 수심이 깊은 해양에서는 에 크만 용승(Ekman pumping)이 발생하여 해수면에 차가운 물 이 나타나게 된다(Gill, 1982.; Suzuki et al., 2011).
Stewart(2008)의 연구에 따르면 에크만 수심(Ekman Depth) 는 풍속과 위도에 따라 다르며, 35°N에서 10m/s의 풍속이 불 면 에크만 수심은 140m가 되며, 에크만 수심 내 수평 유속은 깊이에 따라 지수함수적으로 감소 된다고 하였다. 또한 Niiler(1982)는 표면혼합층(Mixed Layer Depth)는 수심별 수평 유속의 차이에 의해 발생한다고 하였다. 따라서 태풍이 에 크만 수심보다 깊은 수심을 가지는 원양에서는 에크만 용승 에 의해 표층에 차가운 물이 나타나게 된다. 이후 태풍이 연 안으로 이동하면, 연안 수심은 에크만 수심보다 얕기 때문 에 전 수층이 혼합된다.
태풍과 관련된 연구 결과를 보면, Suh et al.(2002)은 한국 연근해역을 통과하는 태풍을 경로에 따라 한국 서편을 통과 하는 태풍, 한국 동해 연안을 따라 북상하는 태풍 및 한국 동해 연안에서 훨씬 더 멀리 떨어진 동해 중앙으로 북상하 는 태풍 등 3개로 분류하여 태풍 통과에 따른 수온 변동을 분석하였는데 대체로 태풍 퉁과 시 수온이 하강하는 경향을 보였다. Park et al.(2015)은 태풍 이동 경로에 따른 동해 연안 수온 변화 특성을 분석하였는데 태풍의 이동 경로에 따라 풍향이 남풍 계열이면 동해 연안에서 용승이 발생해 수온 이 낮아지고, 북풍 계열이면 에크만 효과로 인해 외측 수온 이 높은 물이 연안으로 이동하고 침강하여 15m와 25m 수층 의 수온이 5m의 표층수와 비슷하게 된다고 하였다. Lee et al.(2007)은 경북 연안의 수온 변화와 우렁쉥이 폐사를 분석 하였는데, 태풍 전 동해 연안에 냉수대가 형성되었으나 태 풍 이후 북풍에 따른 에크만 효과로 수온이 높은 외해수 연 안으로 이동하여 표층과 저층 사이의 수온차가 없이 단시간 에 저층 수온이 24℃ 이상으로 급상승하였다고 밝혔다. 따라 서 한국 동해 해역에서 수온은 태풍 경로에 의한 풍향 변화 에 영향을 많이 받는 것을 알 수 있다.
Kim et al.(2016)은 위성자료를 사용하여 서해, 동해 및 일 본 동부해역을 통과 시 수온변동을 분석하였는데, 일본 동 부 해역을 통과한 경우에 수온이 상승한 것을 제외하고 대 체로 수온이 하강하는 경향을 보였다.
Lee and Moon(2006)은 한국 남해에 있는 가막만에 대해 태 풍 전후 수온 변동 특성을 분석하였다. 수온 분석 결과를 보 면 태풍의 영향을 받을 때 표층의 수온이 하강하였으며, 태 풍 통과 후 다시 수온이 상승한 것으로 나타났다.
2023년 발생한 제6호 태풍(카눈)은 북태평양에서 발생하 여 북서진으로 동중국해까지 이동하였다가 다시 동진하여 일본까지 이동 후 다시 북서진하여 한국 남해안에 상륙하는 매우 특이한 이동 경로를 보였다. 따라서 한국 근처에서 제6 호 태풍(카눈)의 이동에 따른 한국 남해 동부 연안 수온 변 동 특성을 분석하고자 하였다.
2. 연구자료 및 방법
태풍에 의한 남해 동부 연안 수온 변동은 연안 수온자료, 기상자료 및 위성관측 자료를 사용하여 분석하였다. 연안 수온은 국립수산과학원은 실시간 해양환경 어장정보시스템 (Real-time Information System for Aquaculture Environment, 이하 RISA)을 운용하고 있으며, RISA에서 관측한 자료 중 남해 동 부 연안(Fig. 1)에 있는 통영 풍화, 통영 사량, 통영 학림, 통 영 영운 통영 비사도 관측점에서 8월 3일부터 8월 18일까지 30분 간격으로 관측한 수온 자료를 분석에 사용하였다. 관측 점에서 30분 간격으로 관측한 수온자료에 대해 조석이나 수 온의 일 변동과 같은 단기 성분을 제거하기 위해 산술평균 을 사용하여 일평균 수온자료로 재산출하였다.
연구 해역에 대해 기온분석은 기상청에서 관측하고 있는 통영(사량)에서 자동기상관측(Automatic Weather System, 이하 AWS)(Fig. 1) 자료 중 8월 3일부터 8월 18일까지 기온자료를 사용하였다. 수온과 마찬가지고 관측자료에 대해 산술평균 을 적용하여 일평균 자료로 재산출하였다.
관측점(RISA)에서 관측하고 있는 수온은 수평 공간적인 변동을 파악하기 어려운 점이 있다. 따라서 위성에서 관측 한 수온을 사용하여 수평 공간적인 변동을 파악하고자 하였 다. 본 연구에서 미국 국립해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)에서 운용하고 있으며, 국 립수산과학원에서 직접 수신하여 분석 제공하고 있는 NOAA 위성에서 관측한 표면 수온(Sea Surface Temperature, 이하 SST) 값을 사용하였다. 국립수산과학원에서는 위도 25 ∼45°N, 경도 118∼142°E의 해역에 대해 1.1km × 1.1km의 높 은 공간해상도를 가지고 있는 LAC(Local Average Coverage) 수온 자료(NOAA, 2009)를 제공하고 있다. 국립수산과학원에 서 제공하고 있는 NOAA 위성자료를 사용하여 위도 31∼ 36°N, 경도 127∼130°E의 해역에 대해 8월 3일부터 8월 18일 까지 관측한 일 수온 자료를 사용하였다.
3. 연구 결과 및 고찰
3.1 태풍의 발생 및 이동
제6호 태풍 카눈은 2023년 7월 26일 북태평양 해역(9.4°N, 140.8°E)에서 발달한 제10호 열대저압부였으며, 이후 북서진 하면서 2023년 7월 28일 북태평양 해역(12.4°N, 138.2°E)에 도 달 후 열대저압부에서 태풍으로 발달하였다. 태풍으로 발달 한 이후 지속적으로 북서 및 북북서진을 하면서 2023년 8월 2일 일본 류구열도를 통과하여 동중국해 해역까지 진출하였 다. 2023년 8월 4일까지 북서진하여 동중국해 중앙 해역 (26.9°N, 124.2°E)까지 도달한 후, 동진하기 시작하여 2023년 8월 7일 일본 규수 남쪽 해상(27.8°N, 131.2°N)에 도달하였다. 이후 북서 및 북진을 하면서 일본 규수 서쪽 해역을 지나 2023년 8월 10일 9시에 한국 남해 거제도 연안에 상륙 (34.7°N, 128.6°E)한 뒤 한국 내륙을 따라 북진하면서 2023년 8월 11일 6시에 한국 중부 내륙(38.6°N, 126.4°E)에서 소멸하 였다(Fig. 2).
태풍 카눈이 한국 남해 거제도 연안에 상륙할 때 기압은 976hPa이었으며, 최대 풍속은 32m/s로 중형 태풍의 강도를 유지하였다. 따라서 태풍 카눈이 북상하면서 바람에 의해 남해 연안에 에크만 수송과 표면혼합층을 형성시켰다고 볼 수 있다.
3.2 연안 수온 변동
태풍이 동중국해 해역에 있었던 8월 3일부터 8월 5일까지 통영해역의 연안 관측점에서 관측한 연안 표층 수온의 변동 을 보면 통영 사량은 21.5℃, 21.4℃에서 21.2℃로 낮아졌으 며, 통영 풍화는 22.4℃, 22.3℃에서 22.2℃로, 통영 학림은 21.7℃, 21.2℃에서 21.0℃로, 통영 영운은 20.6℃, 20.1℃에서 19.9℃로, 통영 비산도는 21.5℃, 21.2℃에서 21.0℃로 낮아지 는 경향을 보여 이 기간 중에 통영 해역의 표층 수온은 하강 한 것을 알 수 있다(Fig. 3).
Suh et al.(2003)은 바람에 의한 연직 혼합으로 표층의 수온 이 하강한다는 연구 결과를 제시하였으며, 통영해역의 수온 이 하강한 것은 바람에 의한 연직 혼합으로 인해 표층과 저 층의 물이 혼합된 결과로 생각된다.
그러나 태풍이 통영 남쪽 500km 해상에서 북진하고 있었 던 8월 6일부터 8월 9일에는 통영 해역의 표층 수온이 급격 하게 상승하기 시작한 경향을 나타내었다. 통영 사량의 표 층 수온은 21.6℃, 22.4℃, 25.5℃에서 26.9℃로 높아졌으며, 통영 풍화는 21.6℃, 22.9℃, 25.1℃에서 26.2℃로, 통영 학림 은 21.6℃, 23.7℃, 25.7℃에서 26.9℃로, 통영 영운은 20.1℃, 23.4℃, 26.1℃에서 26.8℃로, 통영 비산도는 21.1℃, 22.8℃, 25.6℃에서 26.7℃로 높아지는 경향을 보여 이 기간 중에 통 영 해역의 표층 수온은 상승한 것을 알 수 있으며, 특히 8월 7일에서 8월 8일 하루 사이에 수온이 약 2.7℃로 급격한 상 승을 보였다.
이후 태풍이 상륙하여 소멸하였던 8월 10일부터 8월 11일 에는 통영해역 표층 수온이 대체로 완만하게 상승하는 경향 을 나타내었다. 통영 사량은 27.0℃에서 26.8℃로, 통영 풍화 는 26.3℃에서 26.7℃로, 통영 학림은 26.5℃에서 26.8℃로, 통 영 영운은 26.6℃에서 27.0℃로, 통영 비산도는 26.0에서 26. 2℃로 높아지는 경향을 보여, 태풍이 상륙하여 소멸할 때까 지도 통영 수온은 완만하게 상승하였다.
통영 학림은 표층뿐만 아니라 10m 수층, 15m 수층에도 수 온을 관측하고 있으며, 관측 결과를 제공하고 있어 8월 3일 부터 8월 18일까지 수층별 수온 변동을 분석하였다. 8월 3일 부터 8월 5일까지 통영 학림의 표층(5m) 수온은 21.7℃에서 21.2℃, 21.0℃로 하강하는 경향을 보였으며, 10m 수층의 수 온은 19.9℃에서 19.6℃, 19.5℃로 하강하는 경향을 보였으며, 15m 수층의 수온은 18.7℃, 18.6℃에서 18.6℃로 거의 변화가 없었다(Fig. 4).
8월 6일부터 8월 9일까지 10m 수층의 수온은 19.5℃, 22, 3℃ 25.0℃ 26.8℃로 상승하는 경향을 보였으며, 15m 수층의 수온은 18.7℃, 20.3℃, 23,6℃, 26.1℃로 상승하는 경향을 보 였다. 따라서 이 기간 중에는 표층(5m) 뿐만 아니라 중층 (10m) 및 저층(15m)의 수온이 모두 상승하는 경향을 보였다.
태풍에 의한 연직 혼합이 발생하면 표층의 따뜻한 물과 저층의 차가운 물이 혼합되면서 표층 수온은 하강하고 저층 수온은 증가하게 된다(Suh et al., 2003). 통영 학림의 수층별 수온 자료 분석 결과 8월 6일부터 8월 9일까지는 표층(5m), 중층(10m) 및 저층(15m) 모두 수온이 상승하는 것으로 나타 났다. 표층의 수온이 하강하지 않고 상승한 것은 연직 혼합 에 의해 전 수층이 혼합된 것뿐만 아니라 에크만 수송에 의 해 주변의 고온의 해수가 유입된 것으로 볼 수 있다(Gill, 1982;Suzuki et al., 2011;Stewart, 2008).
또한 Pond and Pickard(1983)에 의하면 바람에 의한 에크만 수심은 10°N에서 풍속이 10m/s일 경우 100m, 풍속이 20m/s 일 경우 200m가 되며, 45°N에서 10m/s일 경우 50m, 풍속이 20m/s일 경우 100m가 된다고 하였다. 태풍 카눈이 한국 남해 거제도 연안에 상륙했을 때, 최대 풍속은 32m/s를 보였기 때 문에 에크만 깊이는 100m 이상이 된다고 볼 수 있다. 따라서 한국 남해 거제도 해역에서 태풍이 상륙한 8월 10일에도 전 수층의 수온이 일정하게 나타난 것은 태풍에 의한 에크만 수송과 연직 혼합에 의해 전 수층에서 높은 수온이 발생한 현상이 지속적으로 유지되었다고 볼 수 있다.
3.3 한국 남동해역 수온 변동
NOAA 위성에서 관측한 SST 산출하여 연구해역인 31∼ 36°N, 127∼130°E 해역에 대해 8월 3일부터 8월 18일까지 매 일의 수온 자료를 분석하였다(Fig. 5).
분석 결과에서 흰색 부분은 구름으로 인해 관측이 어려운 부분이라 볼 수 있다. 태풍이 동중국해 해역(26.7°N, 124.8°E) 에 있었던 8월 3일의 경우 연구 해역의 수온은 26∼30℃의 분 포를 보이고 있으며, 부산 남쪽 해역의 수온이 대체로 30℃ 내외를 유지하고 있어 상대적으로 높은 수온을 나타내었다. 8월 4일부터 8월 5일까지 30℃ 내외의 수온을 나타내는 해역 이 점차 서쪽에서 나타난 것을 보면 30℃ 내외의 물이 서쪽 으로 이동하였음을 알 수 있다. 이후 8월 6일부터 태풍이 남 해 거제도 연안에 상륙하기 전인 8월 7일까지 연구해역은 대체로 28∼29℃ 수온을 유지하였다. 8월 8일과 8월 9일의 경우 연구 해역의 반 이상이 구름의 영향을 받아 전체적인 수온 분포 경향을 파악하기 어려웠다. 8월 10일의 경우 태풍 의 영향으로 연구 해역 내 수온이 25~27℃로 가장 낮게 나타 났으며, 8월 11일 이후부터 수온이 태풍 전으로 서서히 회복 되었다.
남해 동부 연안역 수온 분포를 보면 8월 3일 경우 한국 거 제도 해역에 27∼29℃의 분포를 보여 상대적으로 낮은 수온 분포를 보였으며, 8월 4일 거제도 해역의 수온은 25℃ 이상 을 보였지만 3일에 비해 더 낮아진 것을 알 수 있다. 이후 8 월 5일부터 높아지기 시작하여 28∼29℃의 수온 분포를 보 였으며, 8월 6일에서 8월 7일까지 주변 해역과 비슷하게 28 ∼29℃의 수온 분포를 보였다. 따라서 위성에서 관측한 남해 동부 해역의 수온 분포를 보면 8월 5일부터 8월 7일까지 수 온이 상승한 것을 알 수 있다.
남해 동부 연안의 경우 부산 남쪽에 있던 30℃ 내외의 고 온의 해수가 서쪽으로 이동하였으며, 이동하던 고온의 해수 로 인해 거제도 해역의 낮은 수온이 점차 사라지면서 수온 이 상승한 결과임을 알 수 있다. 따라서 남해 동부 연안인 거제도 해역의 수온 상승은 거제도 남동쪽 해역에서 상대적 으로 높은 수온을 가지고 있던 해수가 서쪽으로 이동하면서 열을 전달한 결과라 볼 수 있다.
3.4 연안 기온 변동
통영 사량도에 설치된 기상청 AWS 관측소 관측 자료 중 기온 자료를 분석하였다(Fig. 6). 분석 기간은 8월 3일부터 8 월 18일까지로 수온 분석 기간과 동일하게 사용하였다.
기온 분석 결과 8월 3일부터 8월 5일까지 27.7℃, 27.9℃에 서 28.1℃로 서서히 상승하였음을 알 수 있다. 8월 6일부터 8 월 8일까지 각각 29.7℃, 30.3℃, 30.1℃로 상승하여, 8월 7일 의 기온은 8월 3일에 비해 2.6℃ 상승한 것으로 알 수 있다. 이후 직접적인 태풍의 영향을 받으면서 기온은 30.1℃에서 26.8℃를 보이다 25.7℃까지 하강하였다. 이후 8월 18일까지 27℃ 내외의 기온을 유지하였다.
8월 6일부터 8월 8일까지 수온의 변화는 약 5℃ 정도 상 승한 것으로 나타났지만, 기온의 상승은 2.6℃ 상승한 것으 로 나타나 기온 상승이 수온 상승보다 작은 것을 알 수 있 다. 따라서 기온의 상승이 수온을 상승시켰다고 보기에는 어려움이 있다.
4. 결 론
2023년 제6호 태풍 카눈이 한국 남해안에 상륙하여 한국 을 따라 북상하다가 소멸하였으며, 태풍이 남해안 상륙 전 에 한국 남동해역인 통영해역은 수온이 급격하게 상승하는 것으로 나타났다. 통영해역의 수온 상승은 표층(5m)은 물론, 중층(10m)과 저층(15m)에서도 동일하게 나타났다.
대체로 태풍 통과에 따른 수온 변화와 관련해서 한국 동 해 해역에서는 많은 연구가 되어 있으며, 한국 동해의 경우 태풍의 경로에 따라 수온이 하강하는 현상과 상승하는 현상 이 나타난다고 알려져 있다. 한국 동해 해역은 표층에는 동 한난류에 의한 따뜻한 해수가, 저층에는 북한한류에 의한 차가운 해수가 존재하며, 태풍 경로에 따른 바람 방향의 차 이로 에크만 수송의 방향에 의해 연안 용승이 발생할 경우 는 표층의 수온이 하강하며, 연안 침강이 발생할 때 표층의 수온이 상승하는 것으로 나타났다.
2023년 8월 태풍 카눈이 남해안으로 진입해서 북상할 때 까지 위성에서 관측한 남해 동부 해역의 수온 분포를 보면 8월 3일 한국 부산 남쪽 해역의 수온이 30℃ 내외의 높은 수 온을 유지하고 있었으며, 이후 30℃ 내외의 높은 수온을 가 지는 해수가 점차 서쪽으로 이동한 것으로 나타났다. 동해 남부 해역은 서쪽에서 동쪽으로 이동하는 대마난류수의 영 향을 받는 해역이기 때문에 대마난류와 반대 방향으로 해수 의 이동은 태풍에 의한 에크만 수송의 결과로 볼 수 있다.
에크만 수송의 결과로 한국 남동쪽에 위치한 거제도의 연 안역에서는 27∼29℃의 수온대가 사라지면서 주변 해역과 비슷한 28∼29℃의 수온대를 나타내어 통영해역의 수온 상 승을 발생시켰다고 볼 수 있다. 또한 한국 남동해역은 동해 해역과 달리 수심이 깊지 않기 때문에 연안 침강이 발생하 지 않더라도 연직혼합에 의해 저층(15m 수심)까지는 수온이 일정하게 나타날 수 있다.
따라서 태풍 카눈 시기 동안 한국 남해 거제도 연안역 수 온이 상승한 것은 저층의 경우에는 연직 혼합에 의해 표층 의 따뜻한 해수가 저층에 영향을 주었기 때문이며, 연직 혼 합에 의해 표층 수온이 하강하지 않고 오히려 상승한 것은 에크만 수송에 의해 주변 고온의 해수가 거제도 방향으로 이동했기 때문이라 볼 수 있다.
이는 한국 남해 동부 해역에서도 동쪽 지역의 수온이 높 게 나타나 있을 때, 북진하는 태풍이 발생할 경우, 태풍에 의한 에크만 수송과 연직 혼합의 영향을 받아 전 수층의 수 온이 급격하게 상승할 수 있음을 알 수 있다. 해당 해역에서 는 양식장이 많이 있으며, 전체 수층의 수온이 갑자기 상승 할 경우 고수온으로 인해 양식 생물들의 피해를 유발할 수 있기 때문에 태풍과 수온과의 관계를 연구하는 것은 매우 중요하다고 볼 수 있다.
