해수를 움직이는 힘

정역학 평형

연직 수압 경도력과 중력이 평형을 이루는 상태

• 힘 정의

$$ \Delta P=\frac{F}{S}=\frac{-mg}{S}=\frac{-\rho Vg}{S}=\frac{-\rho S\Delta Zg}{S}=-\rho g\Delta Z\\\ \\ \therefore\textnormal{연직 수압 경도력}=-\frac{1}{\rho}\frac{\Delta P}{\Delta Z}=g\textnormal{ (중력)} $$

수평 수압 경도력

해수의 수평 방향 수압 차이에 의해 발생하는 힘 (해수의 운동이 일어나는 근원적인 힘)

밀도가 일정한 경우

해수면 높이차 / 수온약층 깊이차가 원인

해수 이동 → 높이차 → 경도력

$$ {\scriptstyle\Delta P=-\rho g\Delta z},\ P_H=-g\frac{\Delta z}{\Delta x} $$

밀도가 다른 경우

수온 차이에 따른 밀도차가 원인

저온 → 부피 $\darr$ → 밀도 $\uarr$

고온 → 부피 $\uarr$ → 밀도 $\darr$

• A와 B 지역은 수압 차 X
  • B 위쪽 해수의 평균 밀도가 더 작으므로 해수면 높이는 A < B
• $\rho_C>\rho_D$ ⇒ 수압은 D > C ⇒ 수압 경도력 D → C

• 질문

전향력

• 물체의 속도와 위도에 비례, 물체 운동 방향의 수직 방향(북반구 오른쪽, 남반구 왼쪽)으로 작용
• 코리올리힘 = $2\omega v\sin\phi$ (지면에 수평인 성분)
• 유도

에크만 수송

에크만 나선

• 표층수는 바람의 응력 + 전향력 → 바람 방향의 오른쪽(북반구) 45˚ 방향으로 이동
• 위층 해수와의 마찰력으로 아래층 해수가 이동
• 수심이 증가함에 따라 유속 감소 & 해수의 이동 방향이 오른쪽으로 편향됨

⇒ 나선 구조

• 마찰 저항 심도 : 에크만 나선에 의해 해수의 이동 방향이 표층수와 정반대가 되는 깊이
  • (=에크만층, 마찰층) 유속은 표층수의 약 4%, 보통 100m~200m 범위
• 에크만 수송 : 바람의 응력, 해수면의 마찰력, 물의 점성에 의해 해수가 이동하는 현상
  • 마찰 저항 심도 내에서 해수의 평균적인 이동 방향은 바람과 수직
  • 해수의 수렴/발산/용승/침강 현상 유발