바닷물의 염도
바닷물의 평균 염도
바닷물은 평균적으로 약 3.5%의 염도를 가지고 있습니다. 이는 바닷물 1kg에 약 35g의 염분이 녹아 있다는 것을 의미하며, 이를 천분율(‰, 퍼밀)로 표현하면 35‰입니다. 이러한 염도는 우리 인체 체액의 염도(약 0.9%)보다 약 4배 정도 높은 수치입니다. 만약 바닷물이 모두 말라 붙는다면, 지구는 약 45m 두께의 소금으로 덮이게 될 정도로 그 양이 많으며, 무게로 환산하면 약 5조 톤에 달합니다.
바닷물의 염도를 측정하는 방법으로는 전통적인 방법인 적정(titration)이 있으나, 이는 매우 시간이 많이 소요됩니다. 현대 해양학에서는 실용 염분 척도(Practical Salinity Scale, PSS)를 사용하여 해수의 전기 전도도, 온도, 압력(깊이와 관련)을 통해 염도를 측정합니다. 또한 실용 염분 단위(Practical Salinity Unit, PSU)도 사용되며, 이는 천분율과 거의 동일합니다.
바닷물 염분의 구성 성분
바닷물의 염분은 다양한 화학 물질로 구성되어 있습니다. 가장 큰 비중을 차지하는 것은 염화나트륨(NaCl)으로, 전체 염분의 약 85%를 차지합니다. 바닷물 1kg에 포함된 주요 이온 성분을 살펴보면 다음과 같습니다:
염소 이온(Cl-): 19.25g (55%)
나트륨 이온(Na+): 10.7g (30.6%)
황산 이온(SO4²-): 2.7g (7.7%)
마그네슘 이온(Mg²+): 1.3g (3.7%)
칼슘 이온(Ca²+): 0.42g (1.2%)
칼륨 이온(K+): 0.39g (1.1%)
이러한 이온들은 바닷물에서 전기적 균형을 이루고 있으며, 음이온과 양이온의 전하량은 동일합니다. 음이온은 주로 염소와 황산 이온이 차지하고 있으며, 양이온은 나트륨이 가장 많고 그 다음으로 마그네슘, 칼슘, 칼륨 순으로 구성되어 있습니다.
지역별 염도 차이
바닷물의 염도는 전 세계 모든 바다에서 균일하지 않으며, 지역과 환경에 따라 다양한 차이를 보입니다. 대부분의 외해(육지로부터 멀리 떨어진 바다)에서는 염도가 33‰에서 38‰ 사이를 유지하지만, 연안 지역에서는 더 다양한 염도를 보입니다.
주요 대양의 평균 염도를 살펴보면:
태평양: 평균 염도 34.62‰로, 대서양에 비해 건조한 바람의 영향을 적게 받아 증발 속도가 늦기 때문에 염도가 낮습니다.
대서양: 북대서양과 남대서양은 높은 염도를 보이는데, 이는 강한 바람과 적은 강수량으로 인한 높은 증발률 때문입니다.
지중해: 거의 폐쇄된 바다로, 38‰ 이상의 매우 높은 염도를 보입니다. 이는 증발량이 강수량이나 강물 유입량보다 많기 때문입니다.
홍해: 하천 유입량이 거의 없고 증발이 심해 45‰의 높은 염도를 보입니다.
발트해: 하천 유입량이 많고 기후가 차서 증발이 적어 10‰ 이하의 낮은 염도를 보입니다.
북극해와 남극 주변: 빙하가 녹으면서 담수가 유입되어 북극 주변은 30‰까지, 남극 주변은 34‰ 미만의 낮은 염도를 보입니다.
염도에 영향을 미치는 요인
바닷물의 염도는 다양한 자연적 요인에 의해 영향을 받습니다:
증발과 강수량: 비가 거의 내리지 않고 건조한 바람이 많은 지역에서는 증발로 인해 염도가 높아집니다. 물이 증발할 때 소금은 남아 있어 해수의 염도가 증가하고 밀도가 높아집니다.
강물 유입: 강이 바다로 유입되는 지역에서는 담수가 바닷물을 희석시켜 염도가 낮아집니다. 아마존 강 하구와 같은 곳에서는 수백만 갤런의 담수가 대서양으로 흘러들어 저염분 물줄기를 형성합니다.
빙하와 해빙의 영향: 남극과 북극 주변에서는 빙하가 녹으면서 담수가 유입되어 염도가 낮아집니다. 육지에서 형성된 빙하는 소금을 포함하지 않으며, 해수가 얼음으로 변할 때도 소금이 제거됩니다.
지질학적 요인: 지각에 있는 물질들이 빗물에 의해 씻겨 내려가 강을 통해 바다로 유입됩니다. 이러한 과정을 통해 지각의 성분이 바닷물의 염분 구성에 영향을 미칩니다.
염도의 중요성과 영향
바닷물의 염도는 해양 환경과 지구 기후에 중요한 역할을 합니다:
해수 밀도와 순환: 염도는 해수의 밀도에 영향을 미치며, 온도와 함께 해양 순환을 주도합니다. 염도가 높고 온도가 낮은 해수는 더 무거워져 바다 바닥으로 가라앉아 심해 해류를 형성합니다.
해양 생태계: 염도는 해양 생물의 생존과 분포에 중요한 영향을 미칩니다. 대부분의 해양 생물은 특정 염도 범위에서만 생존할 수 있습니다.
기후 조절: 해양 염도는 물 순환 과정의 지표이며, 해양 순환을 통해 지구 전체에 열을 분배하고 기후를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.
해수의 물리적 특성 변화: 염분은 해수의 여러 물리적 특성을 변화시킵니다. 염분이 있는 바닷물은 담수보다 밀도가 높으며(약 1.025), 담수보다 더 낮은 온도에서 얼게 됩니다.
NASA는 2011년에 Aquarius 미션을 통해 해양 표면 염도를 관측하기 시작했으며, 2015년부터는 SMAP(Soil Moisture Active Passive) 미션을 통해 해양 염도를 계속 모니터링하고 있습니다. 이러한 위성 관측을 통해 전 세계 해양의 염도 변화를 추적하고, 기후 변화와의 관계를 연구하고 있습니다.
