해양학의 주요 분야

해양학은 연구 대상과 방법에 따라 여러 분야로 구분된다.

 

생물해양학

생물해양학은 해양 생물을 단순히 개별 생물의 특성만으로 바라보는 것이 아니라 해양의 물리적·화학적·지질학적 환경과 생물 사이의 관계를 중심으로 연구한다. 특히 미생물과 플랑크톤 등에 대한 연구가 중요한 부분을 차지한다. 미생물이 해양 환경의 영향을 어떻게 받는지, 그리고 미생물의 변화가 더 큰 생물이나 해양 생태계에 어떤 영향을 미치는지를 살펴본다.

생물해양학에서는 먹이망을 중심으로 생태계를 이해하는 접근이 중요하다. 플랑크톤의 종류와 형태, 영양분을 얻는 방식, 이동 능력, 대사 과정 등을 조사하며 이들의 생산성이 지구 전체의 탄소 순환에서 어떤 역할을 하는지도 연구한다. 또한 미생물이 해양 먹이사슬에서 담당하는 기능과 인간의 활동이 해양 생태계에 미치는 영향도 중요한 연구 대상이다. 이처럼 해양생물학이 개별 해양생물의 특성이나 생태를 폭넓게 연구한다면, 생물해양학은 생물과 해양 환경 사이의 상호관계에 더욱 초점을 둔다.

화학해양학

화학해양학은 바닷속에 존재하는 다양한 화학물질과 이들 사이에서 발생하는 변화를 연구한다. 연구자들은 pH 측정기, 전기전도도 측정기, 용존 이산화탄소 측정 장비 등을 이용하여 해수의 화학적 특성을 조사한다. 또한 바다뿐만 아니라 대기, 해안, 해저에서 발견되는 입자 물질을 분석하기도 한다. 이러한 자료를 이용하면 현재 해양의 상태를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 과거의 해양환경이나 미래의 변화까지 추정할 수 있다.

화학해양학에서 특히 중요한 문제 가운데 하나가 해양 산성화이다. 대기 중 이산화탄소가 증가하면 일정량의 이산화탄소가 바닷물에 흡수되면서 해수의 화학적 균형에 변화가 발생한다. 이 과정에서 해수의 pH가 낮아지며, 이러한 현상을 해양 산성화라고 한다. 산업화 이전 해수의 pH는 약 8.2 정도였지만 인위적인 이산화탄소 배출이 증가하면서 현재는 8.1보다 낮은 수준으로 감소한 것으로 설명된다.

해양 산성화는 탄산칼슘을 이용해 껍질이나 골격을 만드는 해양생물에게 특히 영향을 줄 수 있다. 굴과 바지락, 성게, 산호 등이 대표적인 예이다. 해수의 산성도가 높아지면 탄산칼슘이 더 쉽게 녹을 수 있기 때문에 이러한 생물들이 껍질이나 골격을 형성하는 과정에 문제가 발생할 가능성이 있다. 또한 플랑크톤과 같은 작은 생물들도 영향을 받을 수 있으며, 이들은 해양 먹이사슬에서 중요한 역할을 하기 때문에 결과적으로 더 넓은 생태계에 영향을 줄 수 있다.

해양 산성화의 문제는 단독으로 발생하는 것이 아니라 해수 온도 상승이나 산소 농도 감소와 같은 다른 환경 변화와 함께 나타날 수 있다는 점에서도 중요하다. 현재 해양의 화학적 변화 속도가 매우 빠르게 진행되고 있기 때문에 해양생태계가 이러한 변화에 어느 정도까지 적응할 수 있을지는 중요한 연구 과제로 남아 있다.

해양지질학

해양지질학은 해저가 어떤 과정을 거쳐 형성되고 변화해 왔는지를 연구하는 분야이다. 해저의 구조뿐만 아니라 해안 지역에 대한 지구물리학적·지질학적 조사, 퇴적물의 특징, 과거 생물의 흔적 등을 종합적으로 분석한다. 지구물리학이나 물리해양학과도 밀접한 관계를 가지고 있으며, 특히 제2차 세계대전 이후 해저 확장과 판구조론을 뒷받침하는 중요한 증거들이 발견되면서 크게 발전하였다. 또한 해저에 대한 상세한 지도와 지질 정보를 확보하는 것은 군사적인 목적뿐 아니라 석유나 금속과 같은 해저 자원을 탐사하는 데에도 중요하다.

물리해양학

물리해양학은 바다에서 발생하는 물리적인 현상과 그 과정을 연구하는 분야이다. 바닷물의 움직임과 해수의 물리적 특성, 파도와 해류, 해양과 대기 사이의 상호작용 등이 주요 연구 대상이다. 물리해양학은 크게 관측된 현상을 정확하게 설명하는 데 초점을 맞추는 분야와 물의 움직임을 만들어내는 원리를 이론적으로 분석하는 분야로 나누어 생각할 수 있다.

서술적 물리해양학에서는 실제 관측 자료를 활용하여 바다에서 일어나는 유체의 움직임을 가능한 정확하게 표현하려고 한다. 반면 역학적 물리해양학에서는 이와 같은 움직임이 어떤 원리에 의해 발생하는지 이론과 수치 모델을 통해 분석한다. 이러한 연구는 기상학과도 연결되며, 지구물리 유체역학이라는 넓은 연구 영역에 포함된다. 여기서는 지구의 자전으로 인해 발생하는 코리올리 힘 등이 해양의 흐름에 어떤 영향을 미치는지 등을 다룬다.

해류는 물리해양학에서 매우 중요한 연구 대상이다. 초기 해양 탐사가 시작된 이후 연구자들은 해류의 방향과 속도, 그리고 해수의 온도 등을 지속적으로 관찰해 왔다. 해류의 형성과 변화에는 조수, 바람의 방향과 세기, 해수의 온도와 염분 등이 영향을 미친다. 특히 바닷물의 온도와 염분은 해수의 밀도와 관련되기 때문에 대규모 해양 순환을 이해하는 데 중요한 요소이다. 이러한 온도와 염분에 따른 순환을 설명하는 대표적인 개념이 열염순환이다.

또한 바다는 지구의 열을 저장하는 중요한 공간이기도 하다. 해양 열 함량은 바다에 축적되어 있는 열에너지의 양을 의미하며, 해양에 저장된 열의 변화는 해수의 열팽창을 통해 해수면 상승과도 연결된다. 특히 지구온난화로 인해 발생한 에너지의 상당 부분이 해양에 저장되고 있기 때문에 해양의 열 변화를 관찰하는 것은 지구 기후변화를 이해하는 데 매우 중요하다.

고생대양학

고생대양학은 지질학적 과거의 바다가 어떤 모습이었는지를 연구하는 분야이다. 과거의 해류와 해양의 화학적 상태, 생물의 변화, 지질학적 특징, 퇴적물의 분포와 생물학적 생산성 등을 조사하여 과거 해양환경을 재구성한다. 현재 직접 관찰할 수 없는 오래전의 바다를 이해하기 위해 여러 환경 자료와 대리 지표 등을 활용한다.

이러한 연구를 통해 과거 지구의 기후가 어떻게 변화했는지 살펴볼 수 있으며, 해양의 변화가 지구 기후에 어떤 영향을 미쳤는지도 분석할 수 있다. 따라서 고해양학은 과거의 기후를 연구하는 고기후학과 밀접한 관련을 가지고 있다. 과거의 해양과 기후 변화를 이해하는 것은 현재 진행되고 있는 기후변화를 해석하고 앞으로의 환경 변화를 예측하는 데에도 중요한 자료가 될 수 있다.

 

이러한 해양학 분야들은 비슷한 것 같지만 각각 연구하는 방식이나 관점이 다르기에, 많은 학자들이 각 분야에서 힘을 쓰고 있다.

언젠가는 바다에 대해서 더 많은 것들을 알 수 있게 될 것이다.