한국 남해 동부 연안 해역에서 홍수기와 갈수기 동안 수질환경 특성과 변동 = Variations and Characters of Water Quality during Flood and Dry Seasons in the Eastern Coast of South Sea, Korea

국문 초록 (Abstract)

남해 동부해역에서 해수는 계절에 따라 서로 다른 수질환경 특성의 수괴들에 의해 조절되는 것으로 밝혀졌다. 홍수기인 여름철 표층수는 북한한류 기원의 동해 냉수괴 특성의 수괴-A (East Sea Cold Water), 담수의 영향이 강한 연안성 수괴-B (river-dominated coastal water), 연안 염하구성 수괴-C (coastal pseudo-estuarine water)로 구분된다. 특징적으로 높은 영양염과 엽록소 농도를 갖는 저염의 염하구성 수괴-B는 홍수기인 여름철에 해안선에서 수 십 km 떨어진 해역까지 짧은 기간 일시적으로 형성되며, 집중호우 등 몬순(monsoon)기후 특성을 갖는 우리나라 연안역에서 육지-해양간 물질 순환에 상당한 역할을 할 것으로 사료된다. 여름철 저층수는 저온-고염의 냉수인 저층 냉수괴-D(bottom cold water)가 지배적이며, 표층수의 수괴들과 비교하여 전체적으로 수온, pH, 용존 산소량은 낮은 반면, 높은 영양염 농도 특성을 갖는다. 여름철 저층 냉수괴의 높은 영양염 농도는 강한 성층과 낮은 수온으로 인하여 식물플랑크톤 번식이 제한되어 보존-축적된 결과로, 갈수기인 겨울철 영양염의 주요 공급원으로 작용한다. 갈수기인 겨울철 연구해역의 해수환경은 여름철과 다르게 대마난류수 (수괴-E)가 광범위하게 분포하며, 해안선을 따라 연안역의 좁은 범위에 대마난류수가 약간 변질된 연안성 수괴-F가 분포한다. 특히 광양만, 마산만 등의 반폐쇄성 지형의 여러 만(bay)들에 위치하는 연안성 수괴-F에서는 갈수기인 겨울철에도 낮은 수심과 느린 유속 등에 의해 기초생산력이 높으며, 이로 인한 겨울철 영양염 고갈(depletion) 현상이 뚜렷하게 나타난다. 또한 남해 연안성 수괴와 대마난류 수괴사이에 연안전선이 발달하며, 이러한 전선은 직간접적으로 남해의 기초생산력을 조절하는 중요 환경요소로 작용할 것으로 예상된다. 결론적으로 연구해역은 계절적으로 다른특성의 수괴의 수괴가 복합적으로 분포하며, 여름철의 수질환경과 일차 생태계는 크게 연안 염하구성 수괴와 저층의 냉수괴 발달 정도에 따라 변화할 것으로 예상되며, 겨울철에는 외양에서 유입되는 대마난류 수괴의 특성에 따라 지배될 것으로 분석된다. 또한 용존무기인이 잠재적 제한영양염으로 작용하는 서해 연안역과 달리 남해 연안역은 대부분 용존무기질소가 잠재적 제한영양염으로 작용하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 제한영양염의 차이는 서해와 남해 연안역이 서로 다른 환경과 다른 생태계 구조를 갖고 있음을 지시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Physiochemical characters of sea waters during summer flood- and winter dry-seasons and their spatial variations were investigated along the coastal area off the eastern South Sea, Korea. Using the hierarchical clustering method, in this study, we present comprehensive analyses of coastal waters masses and their seasonal variations. The results revealed that the coastal water of the study area was classified into six water masses (A to F). During summer season, the surface water was mainly occupied by the coastal pseudo-estuarine water (water mass B) with low salinity and high nutrients and the river-dominated coastal water (water mass C) with low nutrients, respectively. The bottom water was dominated by cold water (water mass D) with very low temperature, high salinity and high nutrients, compared to masses of surface water. Notably, the water mass B, with high concentrations of nutrients (silicate and nitrogen) and low salinity, which is strongly controlled by the water quality of river freshwater, seems to play an important role in controlling the water quality and further regulating physical processes on ecosystem in the eastern coastal area of South Sea. The water mass D (bottom cold water) coupled with a strong thermocline, which exists in near-bottom layer along the western margin of Korea Strait, has a low temperature, pH and DO, but abundant nutrients. This water mass disappears in winter owing to strong vertical mixing, and subsequently may act as a pool for nutrients during winter dry-season. On the other hand, vertically well-mixed water column during the winter season was typically occupied by the Tsushima (water mass E) and the coastal water (water mass F) with a development of coastal front formed in a transition zone between them. These winter water masses were characterized by low nutrient concentration and balance in N/P ratio, compared with summer season with high nutrient concentrations and strong N-limitation. Accordingly, the analysis of water masses will help one to better chemical and biological processes in coastal area. In most of the study area, characteristically, the growth of phytoplankton community is limited by nitrogen, which is clearly different with coastal environment of West Sea of Korea, with a relative lack of phosphorus. It showed the western and the southern coasts in Korea are substantially different from each other in environmental and ecological characteristics.

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