1. 서 론

내부파는 주로 바람과 조석에 의해 발생하며, 해양 내부 성층의 수직 혼합에 중요한 역할을 한다(Kunze 1985; Hibiya et al. 1996). 특히 준관성주기 내부파는 일반적으로 바람에 의해 생성되어 해양 심층으로 에너지를 전달하는 역할을 하며(Zervakis 1993; Alford 2003), 내부조석파와의 비선형 상호작용인 Parametric subharmonic instability (PSI)에 의해서도 생성될 수 있다(Alford 2008; Mackinnon et al. 2013).

PSI는 내부파 간 공명조건이 충족될 때 발생하는 에너지의 단계적 전달(energy cascade) 현상으로, 내부조석파 주파수의 절반에 해당하는 관성주파수를 가진 위도에서 두드러지게 나타난다(Hibiya et al. 2002; Alford et al. 2007; Liu and Zhao 2020; Hu et al. 2023). 해당 위도를 임계 위도(Critical Latitude)라고 하며, 반일주기 및 일주기 내부조석파는 각각 29°N와 14°N 부근에서 PSI를 통해 약 24시간 및 48시간 주기 준관성 내부파를 발생시킨다(Alford et al. 2016). 본 연구는 선행연구에서 상대적으로 덜 다루어진 일주기 내부조석파에 의해 생성된 약 48시간 주기 준관성 내부파에 주목한다.

북서태평양 서쪽 경계에 위치한 루손 해협은 세계적으로 가장 강한 내부조석파 생성 지역 중 하나로 알려져 있으며, 이곳에서 생성된 내부조석파는 남중국해와 북서태평양으로 전파된다(Jan et al. 2008; Zhao 2014; Pickering et al. 2015). 북서태평양으로 전파하는 일주기 내부조석파는 일반적으로 베타 효과로 인해 남동 방향으로 전파하며, 이 과정에서 PSI 임계 위도인 약 14°N 부근에 도달하게 된다(Alford 2003; Rainville and Pinkel 2006; Zhao 2014; Wang et al. 2021).

한편 북서태평양으로 향하는 내부조석파의 전파 특성이 시간적으로 변동할 수 있음을 여러 연구에서 보고하였다. 루손 해협에서 생성된 일주기 내부조석파는 장거리 전파를 하는 것으로 알려져 있으며(Zhao 2014), 전파 패턴은 배경 해양 환경에 따라 영향을 받을 수 있다. 특히 중규모 소용돌이 구조는 내부조석파의 전파 방향과 에너지 분포를 변화시키는 주요 요인으로 작용한다(Song and Chen 2020; Wang et al. 2021). 또한, 난수성 소용돌이는 일주기 내부조석파의 파속을 증가시키고, 증가된 파속이 내부조석파의 굴절을 심화시킨다(Lee et al. 2026).

이러한 내부조석파 전파의 변동은 PSI 발생에 영향을 미칠 수 있으므로 내부조석파 모니터링은 PSI에 의한 준관성주기 내부파의 변화를 파악하는데 있어 필수적이다. Wang et al. (2024)은 북서태평양에서 일주기 내부조석파에 의한 PSI를 확인하였으며, 양의 상대와도를 갖는 중규모 소용돌이가 관성주기 내부파를 강화할 수 있음을 제시하였다. 그러나 선행연구는 약 1년의 비교적 짧은 관측 기간에 기반하고 있으며, 관측 지점 또한 PSI의 에너지원인 일주기 내부조석파의 주요 전파 경로에서 벗어나 있어, 일주기 내부조석파의 변동에 따른 준관성주기 내부파의 변동 특성을 조사하는 데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 2010년 6월부터 2013년 5월까지 북서태평양 아열대 해역의 세 지점(17°N, 13.6°N, 21°N)에 계류된 ADCP 관측 자료를 활용하여(Fig. 1), 임계 위도인 14°N 부근 정점(M2)에서 PSI에 기인한 준관성주기 내부파의 발생을 확인하고, 다른 두 정점과 비교하여 준관성주기 내부파의 시공간적 특성을 조사하고자 한다.

Fig. 1.

Mooring sites in the northwestern Pacific Ocean. Black dots represent the mooring sites, which from north to south are M3 (21.3873°N, 132.6495°E), M1 (17.1987°N, 134.5967°E) and M2 (13.5688°N, 136.0572°E). Gray lines indicate the satellite altimeter tracks of Jason-2, and the background color represents bathymetry (units: m)

2. 자료 및 방법

장기 해류 관측

본 연구에서는 북서태평양 세 정점에서 수행된 장기간 계류 관측을 통해 획득된 유속 자료를 사용하였다. 각 정점(이하, M1, M2, M3)은 약 135°E 부근의 Jason-2 위성 궤도를 따라 각각 17.1987° N (17°N), 13.5688° N (13.6°N), 그리고 21.3873° N (21°N)에 위치한다(Fig. 1). 관측에는 RDI 75 kHz ADCP (Acoustic Doppler current profiler)가 사용되었으며, 약 500 m 수심에 계류하여 상층 해류를 관측하였다. 세 정점에서 2010년 6월부터 2013년 5월까지 약 1년 간격으로 총 3회에 걸쳐 계류 관측이 수행되었으며, 각 정점에서 약 1081일, 1086일, 1076일의 장기 시계열 자료를 획득하였다. 본 연구에서는 세 정점에서 공통적으로 관측된 100–300 m 수심의 유속 자료를 사용하였으며, 자료의 수직 해상도는 10 m 간격, 시간 해상도는 1시간이다. 정점 M2의 경우 관측 기간 동안 계류시기 이외의 결측이 총 17일 존재하며, 이 중 최대 18시간 이하의 결측 구간에 대해서 선형 보간을 적용하였다.

위성 자료기반 내부조석파 모델 자료

루손 해협에서 발생하여 북서태평양으로 전파하는 일주기 내부조석파의 평균적인 분포 양상을 확인하기 위해, 위성 자료를 활용한 MIOST-IT 모델 자료를 이용하였다. MIOST-IT 모델 자료는 CLS, OCEAN-NEXT 및 LEGOS에서 설계, 구현 및 검증되었으며, CNES의 지원 하에 AVISO+를 통해 배포되었다(https://www.aviso.altimetry.fr). MIOST-IT model은 전지구적 내부 조석 모델로, 1993년 1월부터 2017년 6월까지의 위성 자료를 활용하여 해수면 높이의 내부 조석 성분을 보여준다. 해양 내부 조석의 해수면 고도 성분에 대한 4가지 조석 성분(M₂, S₂, K₁, O₁)을 포함하며 0.1° × 0.1°의 공간해상도를 가진다.

방법

준관성주기 내부파를 분석하기 위해 각 정점의 지역 관성진동수 대역에 대해 3차 Butterworth 필터를 적용하여 유속 자료를 대역통과 필터링하였다(Table 1). 또한, PSI의 에너지원으로 일주기 내부조석파가 작용할 가능성을 고려하여, 유속 자료에 대해 일주기 조석 대역(0.91f_O, 1.09f_K)에서 추가적인 필터링을 수행하였다. f_O과 f_K은 각각 일주기 조석 분조의 주파수인 0.0387 cph와 0.0418 cph를 의미한다.

혼합층에 작용하는 바람에 의해 이론적으로 생성되는 관성진동을 계산하기 위해, 본 연구에서는 ECMWF의 ERA5 재분석 자료를 이용하였다. 사용된 자료는 해수면 위 10 m 높이의 풍속 자료로 수평 해상도는 0.25° × 0.25°이며 시간 해상도는 1시간이다. 해당 ERA5 풍속 자료를 슬랩 모델(slab model)의 입력 자료로 사용하여 관측 기간 동안의 이론적인 관성진동을 계산하였다(D’Asaro 1985; Niwa and Hibiya 1999). 슬랩 모델은 수심이 균일한 혼합층을 하나의 슬랩으로 가정하는 단순화된 모형이며, 다음과 같이 표현된다(Pollard and Millard 1970).

dudt-fv=τxρH-γu

dvdt-fu=τyρH-γv

여기서, u와 v는 혼합층 내 평균 수평 유속 성분, f는 코리올리 파라미터, 𝜌는 해수 밀도, H는 혼합층 깊이, 𝛾는 선형 감쇠 계수를 나타낸다. 슬랩 모델에서의 계산은 깊이 H의 혼합층에 작용하는 바람 전단응력(𝜏), 코리올리 힘, 그리고 점성(혹은 난류 감쇠) 효과를 고려한 기본 운동방정식을 의미한다. 혼합층 깊이 H는 ECMWF의 ORAS5 재분석 모델에서 제공하는 월평균 자료를 사용하였으며, 이를 풍속 자료의 시간 해상도에 맞추어 1시간 간격으로 반복 생성하였다. 슬랩 모델을 이용한 관성류는 각 정점을 중심으로 남북 및 동서 방향으로 각각 1° 범위에 해당하는 2° × 2° 박스 영역의 풍속 및 혼합층 깊이 자료를 사용하여 산출하였으며, 해당 영역의 평균값으로 제시하였다.

PSI에 의하여 모파(mother waves)의 에너지가 두 개의 자파(daughter waves)로 전달되는 과정에서 생성된 자파는 더 짧은 수직 파장을 가지며, 그 결과 강한 수직 전단이 형성된다. PSI 임계 위도에 위치한 정점 M2에서 PSI 발생 가능성을 평가하기 위해 수직전단응력을 계산하였다.

1h∫z=100z=300dudz2+dvdz2+dz

여기서, h, dz는 관측 수층 두께(200 m)와 수직 해상도(10 m)를 뜻하고, u, v와 z는 관측된 수평 유속 성분과 수심을 나타낸다.

3. 결과 및 토의

정점별 준관성주기 내부파의 특성 비교

PSI에 의하여 일주기 내부조석파에서 기인한 준관성주기 내부파를 확인하기 위하여 세 정점의 일주기 대역, 준관성주기 대역의 유속 수직 분포와 슬랩 모델을 통한 표층 바람으로 계산된 관성 류(inertial current)를 시계열로 나타내었다(Figs. 2, 3, 4). 세 정점 중 가장 북쪽인 위도 21°N에 위치한 정점 M3에서 준관성주기 대역의 유속 크기는 2010년 9월, 2010년 12월, 2011년 8월, 2012년 8–10월, 2013년 1월에 수심 100–300 m에 걸쳐 평균 약 10 cm s^-1을 보인다(Fig. 2b). 해당 시기 중 2011년 8월, 2012년 8–10월에 슬랩 모델로부터 계산된 관성류는 급격하게 커진다(Fig. 2c). 또한, 위도 17°N에 위치한 정점 M1에서도 2010년 10월, 2011년 8월, 10월에 평균 약 13 cm s^-1의 강한 유속이 확인되며(Fig. 3b), 같은 시기에 슬랩 모델에서 급격한 관성류 피크가 나타난다(Fig. 3c). 슬랩 모델은 표층 바람을 입력자료로 사용하여 관성류를 계산하기 때문에 급격한 피크는 태풍에 의해 생성된 관성류를 의미한다. Joint Typhoon Warning Center (JTWC)에서 제공하는 북서태평양을 지나는 태풍 중 관측 기간동안 정점 M3와 M1을 지나는 태풍은 총 9개로 확인된다(Table 2). 확인된 태풍은 모두 강한 태풍 등급 이상으로 태풍 에너지가 준관성주기 내부파의 수직 전파를 강화시켰음을 시사한다(Kim et al. 2013). 정점 M3에서 강한 준관성주기 내부파가 관측된 2010년 9월 경은 슬랩 모델 관성류의 피크가 상대적으로 작은 시기이다(Fig. 2b–c). 이는 해당 시기에 태풍 곤파스와 파나피가 정점 M3 인근 해역에서 태풍으로 발달하기 시작하여 상대적으로 표층 바람이 약했던 시기였기 때문으로 해석된다. 하지만 연속한 두 개의 태풍이 정점 M3 주변을 지나가며 준관성주기 내부파가 오래 지속될 수 있는 환경을 제공했을 가능성이 있다.

Fig. 2.

(a) Depth–time distribution of band-pass-filtered current speed at mooring site M3 in the diurnal band from June 2010 to May 2013. (b) Same as (a), but for the near-inertial band. (c) Time series of wind-driven inertial currents simulated using a slab-model forced by wind stress. The yellow shading indicates the period during which the typhoon passed near the mooring site

Fig. 3.

Same as Fig. 2, but for mooring site M1

Fig. 4.

Same as Fig. 2, but for mooring site M2

그러나 13.6°N에 위치한 정점 M2에서는 북쪽에 위치한 두 정점과 달리 관측 기간 전반에 걸쳐 강한 준관성주기 내부파가 지속적으로 나타난다(Fig. 4b). 슬랩 모델에서 계산된 관성류의 변동은 정점 M2에서 관측된 관성류와 관련성이 낮으며, 다른 두 정점에 비해 유속 피크의 크기도 상대적으로 작다(Fig. 4c). 또한 관성류의 수직 구조 역시 두 정점과 차이를 보인다. 대기 외력에 의해 생성된 관성진동은 표층 300 m까지 연속적인 분포를 보이는 반면, 정점 M2에서 관측된 준관성주기 내부파는 불연속적인 수직 분포를 보이며 약 100 m 규모의 연직 스케일을 가진다. 이러한 특징은 정점 M2에서 관측된 강한 관성진동이 바람 이외의 다른 요인에 의해 발생했을 가능성을 시사한다. 해당 정점은 일주기 내부조석파에 의한 PSI의 임계 위도에 위치하기 때문에, 일주기 내부조석파가 관성진동을 유도했을 것으로 예상한다.

세 정점에서 관측된 일주기 대역 유속을 비교하면, 정점 M2 (Fig. 4a)는 다른 두 정점(Figs. 2a and 3a)에 비해 상대적으로 작은 값을 보인다. 반면 정점 M1 (Fig. 3a)에서는 비교적 강한 유속이 나타나는데, 이는 루손 해협에서 생성된 일주기 내부조석파가 해당 정점에 집중적으로 도달하기 때문으로 해석된다. Zhao (2014)는 위성 고도계 자료를 이용하여 루손 해협에서 생성된 내부조석파가 원거리까지 전파됨을 정량적으로 제시하였으며, 본 연구에서 정점 M1에서 관측된 강한 일주기 대역 유속 역시 이러한 전파 특성을 반영하는 것으로 판단된다.

일주기 내부조석파와 준관성주기 내부파의 연관성

각 정점에서 수심 평균한 유속 시계열 자료에 대해 분산보존 파워스펙트럼(variance-preserving power spectra) 분석을 수행하여 일주기 및 준관성주기 대역의 에너지 분포를 확인하였다(Fig. 5). 그림에서 검은 실선은 각 정점의 지역 관성진동수(f)를 나타낸다. 정점 M3와 정점 M1은 지역 관성진동수에서 에너지 피크가 나타나지만, 정점 M2는 지역 관성진동수보다 큰 진동수에서 피크가 나타나는 청색편이(blue shift) 현상을 보인다. 피크가 나타난 진동수는 K₁ 분조 주파수(f_K)의 절반에 해당하여, 정점 M2에서 관측된 준관성주기 내부파는 정점보다 북쪽인 해역에서 PSI를 통해 일주기 내부조석파에 의해 발생한 것임을 시사한다.

Fig. 5.

Variance-preserving power spectra of depth-averaged (a) zonal and (b) meridional velocities at the mooring sites M1 (red), M2 (yellow), and M3 (blue). The black solid and dashed lines indicate the local inertial frequency (f) and half the diurnal tidal frequencies, respectively. The spectra are plotted on a log–log scale, with frequency (cycles per hour, cph) on the x-axis and power density (cm² s^-2/cph) on the y-axis. Gray vertical bars near each inertial peak indicate the 95% confidence intervals for the spectral estimates

한편, 정점 M2의 위도는 O₁ 분조 주파수(f_O)의 절반에 해당하는 PSI 임계 위도에 매우 근접함에도 불구하고, f_O/2에서 뚜렷한 에너지 피크는 나타나지 않는다(Fig. 5). 이는 K₁ 분조에 의한 PSI가 약 14.5°N에서 발생한 후 저차 모드(low mode) 형태로 정점 M2에 전파되어 수심 100 m부터 300 m까지 f_K/2 부근의 에너지 피크가 일관되게 나타나는 반면, O₁ 분조에 의한 PSI는 정점 M2 부근에서 국지적으로 발생하여 고차 모드(high mode) 형태의 수직 구조를 가질 가능성이 있기 때문이다. 따라서 O₁ 분조에 의해 생성된 고차 모드 준관성주기 내부파는 수심 평균 유속 자료로 분석할 때 에너지가 상쇄되어 f_O/2에서 뚜렷한 에너지 피크가 나타나지 않은 것으로 해석된다. 본문에는 제시하지 않았지만, 수심별 유속의 파워스펙트럼은 f_O/2에서 수심 200 m보다 얕은 수심에서 유의미한 피크가 나타남을 확인하였다.

정점 M2에서 PSI 기인 준관성주기 내부파의 시간 변동성

준관성주기 내부파는 북반구에서 시계 방향 성분이 우세한 특성을 보이므로(Pollard and Millard 1970), 정점 M2의 수심 평균 유속 시계열 자료에 대해 분산보존 회전 스펙트럼 분석을 수행하고 시계 방향 성분만을 Fig. 6에 제시하였다. Fig. 6은 전체 관측 기간을 1년 단위로 구분하여 계산한 시계 방향 유속의 에너지 스펙트럼을 나타낸다. 세 연도의 분석 기간 모두에서 관성주기 및 일주기 대역에서 뚜렷한 에너지 피크가 확인된다. 본문에는 제시하지 않았으나, 반시계 방향 성분의 에너지 스펙트럼에서는 관성주기 대역에서 유의미한 에너지 피크가 나타나지 않았다. 또한 Fig. 5와의 비교를 통해 관성주기 대역의 에너지가 대부분 시계 방향 성분에 의해 설명됨을 확인할 수 있으며, 이는 북반구에서 관성진동이 시계 방향으로 회전하는 특성과 일치한다.

Fig. 6.

Variance-preserving clockwise rotary spectra of depth-averaged velocities at the mooring site M2 for the 1-year periods June 2010–June 2011 (blue), June 2011–June 2012 (black), and June 2012–May 2013 (red). The black solid line indicates the local inertial frequency (f), and the dashed lines indicate half the diurnal tidal frequencies (K₁ and O₁)

분석 기간에 따라 준관성주기 내부파의 에너지 크기는 변동을 하며, 관측 초기 1년(2010년 6월–2011년 6월; 이하 2011년)에서 가장 큰 값이 나타난다. 이후 관측 중기 1년(2011년 6월–2012년 6월; 이하 2012년)에서 에너지는 최소가 되었다가 관측 후기 1년(2012년 6월–2013년 5월; 이하 2013년)에서 소폭 상승한다. 이러한 결과는 관측 초기 기간에 일주기 내부조석파로부터 준관성주기 대역으로의 에너지 전달이 상대적으로 더 활발했을 가능성을 시사한다. 또한, 2012년 기간의 에너지 피크가 다른 두 시기와 비교하여 더 큰 진동수에서 나타나는 점은 중규모 소용돌이에 의한 PSI 임계 위도의 북상 가능성을 시사한다(Wang et al. 2024). 2012년 기간에 정점 M2 북쪽 해역에서 난수성 소용돌이가 상대적으로 활발하게 나타났다면, 이에 수반되는 음의 상대와도는 유효 관성주파수(effective inertial frequency)를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 PSI 임계 조건을 만족하는 위도가 다른 시기에 비해 더 북쪽에 형성되었을 가능성이 있다.

PSI 현상으로 발생하는 준관성주기 내부파는 일주기 내부조석파의 수직 파장보다 짧아지기 때문에 강한 수직전단응력을 만들 수 있다(McComas and Bretherton 1977; MacKinnon and Winters 2005). 정점 M2에서 준관성주기 대역 유속의 전단응력은 전체 관측 기간에 대한 평균값(3.0 × 10^-3 s^-1)을 기준으로 정점 M1보다 약 1.7배, 정점 M3보다 약 2.5배 크게 나타났다(Fig. 7). 이러한 차이는 Figs. 2b–4b에 제시된 수심평균 관성류의 관측 기간 평균 유속 크기가 정점 M2에서 정점 M1보다 약 1.4배, 정점 M3보다 약 1.7배 큰 것보다 더욱 두드러진다. 따라서 정점 M2의 관성류는 다른 두 정점보다 수직적으로 빠르게 변하여 PSI에 의한 준관성주기 내부파의 발생이 활발하였음을 보여준다.

관측 기간 약 3년 동안의 정점 M2의 전단응력 시계열은 시간에 따라 변동하며, 이는 PSI 현상의 강도가 변동함을 보여준다(Fig. 7b). 전단응력의 변동성은 관측 초반부인 2011년 기간에 비교적 작게 나타나며, 이는 해당 시기에 지속적으로 PSI에 의한 준관성주기 내부파가 발생하였음을 의미한다. 이후 기간에는 전단응력의 변동성이 증가하며, 이는 PSI의 발생 요인인 일주기 내부조석파가 정점 M2에 도달하는 과정에서 전파 패턴이 변화하였을 가능성을 시사한다. 또한, 2012년 4월부터 2012년 7월까지 전단응력은 전체 관측 기간 중 가장 작은 값을 보인다. 따라서 이 시기에는 일주기 내부조석파가 정점 M2에 충분히 도달하지 못했을 가능성이 있으며, 그 결과 PSI 현상도 상대적으로 약하게 나타났을 것으로 예상한다.

Fig. 7.

Time series of vertical shear associated with inertial velocity at (a) site M1, (b) site M2, and (c) site M3

일주기 내부조석파의 전파에 따른 PSI 기인 준관성주기 내부파의 변동

선행 연구에 따르면 루손 해협에서 생성된 일주기 내부조석파는 순압 조석을 따라 하지와 동지에 최대 사리를 보이는 반년주기의 변동성을 가진다(Cao et al. 2017; Wang et al. 2023). 또한, 일주기 내부조석파는 루손 해협에서 서태평양으로 전파할 때 적도를 향해 전파하기 때문에 전파 과정에서의 변화는 PSI 임계 위도에서 생성되는 준관성주기 내부파의 변동성에 직접적으로 영향을 줄 수 있다. Fig. 8은 MIOST-IT 모델에서 재현한 25년 평균 일주기 내부조석파 진폭의 분포를 보여준다. Lee et al. (2026)은 중규모 소용돌이에 의하여 일주기 내부조석파 전파 경로의 굴절이 변화할 수 있음을 보였다. 따라서 Fig. 8에 나타난 일주기 내부조석파 경로의 굴절이 약해지면 정점 M3에 상대적으로 큰 일주기 내부조석파의 에너지가 도달할 것이고, 굴절이 강화된다면 반대로 정점 M2에 도달하는 일주기 내부조석파의 에너지가 증가할 것으로 예상된다.

Fig. 8.

Spatial distribution of diurnal internal tide amplitude (K₁ and O₁ constituents) simulated by the MIOST-IT model. The balck contour denotes the 3,000 m isobath

이를 확인하기 위해 각 정점의 일주기 및 관성주기 대역의 수심 평균 운동에너지를 비교하였다(Figs. 9, 10, 11). 일주기 내부조석파 전파 경로의 중심에 위치한 정점 M1의 일주기 운동에너지는 다른 두 정점에 비해 큰 것을 볼 수 있다(Fig. 9a–11a). 하지만 관성주기 운동에너지는 정점 M2에서 가장 크게 두드러지게 나타나는데, 이는 정점 M2의 준관성주기 내부파가 바람이 아닌 PSI 기인 일주기 내부조석파에 의한 것임을 의미한다(Fig. 9b–11b). 정점 M2의 관성주기 운동에너지는 다른 정점과 다르게 일주기 내부조석파의 변동을 따른다(Fig. 10). 특히, 일주기 운동에너지가 상대적으로 크게 나타나는 10월부터 4월까지의 기간에는 관성주기 운동에너지 역시 강화되는 경향을 보인다. 이는 해당 기간에 일주기 내부조석파의 전파 경로가 정점 M2 방향으로 굴절되면서 정점 M2에서 관성주기 운동에너지가 강화되었을 가능성을 시사한다.

Fig. 9.

Time series of depth-averaged kinetic energy in the (a) diurnal band and (b) inertial band at the mooring site M1

Fig. 10.

Same as Fig. 9, but for mooring site M2

Fig. 11.

Same as Fig. 9, but for mooring site M3

2012년 3월 이후 기간에서 정점 M2의 일주기 운동에너지는 급격하게 감소하는 것을 볼 수 있다(Fig. 10). 반면, 정점 M3의 일주기 운동에너지의 진폭은 급격히 증가한다(Fig. 11). 이는 일주기 내부조석파 경로의 굴절이 평균 분포보다 약화되어 정점 M3에 가까워지고 정점 M2에서는 멀어졌기 때문이라고 판단된다. 또한, 2012년 4월부터 2012년 10월까지 정점 M2의 관성주기 운동에너지는 전체 관측 기간 중 최소 진폭으로 나타나므로 해당 시기에 일주기 내부조석파가 정점 M2에 도달하지 못했음을 시사한다(Fig. 10).

일주기 내부조석파 전파 경로의 굴절은 루손 해협 동쪽 해역(19–22°N, 127–130°E)의 상대와도에 의해 조절된다(Lee et al. 2026). 2010년 6월부터 2013년 5월까지 해당 해역의 평균 상대와도는 2012년 4월부터 11월까지 양의 값을 보였으며, 이는 이 기간 동안 냉수성 소용돌이가 활발하게 발달했음을 의미한다(Fig. 12). 선행연구에서 냉수성 소용돌이는 일주기 내부조석파의 굴절을 약화시키는 것으로 보고되었으므로, 이러한 상대와도 변화는 2012년 3월 이후 정점 M2에서 나타난 일주기 운동에너지의 약화를 설명할 수 있다.

Fig. 12.

Time series of daily relative vorticity averaged over the energetic warm eddy region (19°–22°N and 127°–130°E) defined by Lee et al. (2026), using satellite altimeter data from June 2010 to May 2013

정점 M2에서 관성주기 운동에너지의 피크가 나타나는 두 시기(2010년 8월 6일, 2012년 8월 17일)는 바람 및 일주기 내부조석파와의 연관성이 떨어진다고 판단된다(Fig. 10b). 또한, 2012년 10월 이후에는 정점 M2에서 일주기 운동에너지가 작게 나타나고 정점 M3에서는 큰 진폭이 관측되지만, 정점 M2에서 준관성주기 내부파는 상대적으로 강하게 나타난다(Figs. 10 and 11). 이러한 결과는 정점 M2에서의 준관성주기 내부파 변동이 일주기 내부조석파의 경로 외에도 다른 요인의 영향을 받을 수 있음을 보여주며, 이에 대한 추가 연구의 필요성을 시사한다.

4. 요약 및 결론

본 연구는 서태평양 세 정점에서 수행한 ADCP 관측 유속 자료를 비교하여 정점 위치에 따른 준관성주기 내부파의 차이를 보여준다. 위도 13.6°N에 위치한 정점 M2는 다른 두 정점과 다르게 태풍이 지나가지 않았음에도 불구하고 관측 기간 동안 준관성주기 내부파가 강하게 나타나며, 관성주기 유속의 전단응력 또한 다른 정점에서보다 큰 것을 확인하였다. 이는 루손 해협에서 발생한 일주기 내부조석파가 남동쪽으로 전파하면서 관측 해역에 도달하였고, 위도 약 14°N에서 PSI를 통한 준관성주기 내부파가 발생하였음을 의미한다.

정점 M2에서 관측된 PSI 기인 준관성주기 내부파는 일주기 내부조석파의 진폭이 상대적으로 강한 10월에서 4월까지의 기간에서 강한 운동에너지가 나타난다. 하지만 2012년 4월부터 2012년 10월까지의 관성주기 운동에너지는 해당 일주기 조석의 변동성을 따르지 않고 진폭이 상대적으로 감소하며 같은 시기에 정점 M2와 정점 M3에서는 상반된 일주기 운동에너지 변동이 나타났다. 이는 일주기 내부조석파의 상류 해역에 위치한 냉수성 소용돌이가 전파 경로의 적도 방향 굴절을 약화시킴에 따라 전파 경로가 평균적인 위치보다 정점 M3에 더 가깝게 형성되었기 때문으로 해석된다.

그러나 각 정점에서 관측된 일주기 내부조석파와 준관성주기 내부파의 비교만으로는 정점 M2에서 관측된 준관성주기 내부파의 시간 변동성을 설명하는 것에 한계가 존재한다. 예를 들어, 특정 시기에 태풍의 영향이나 일주기 내부조석파의 전파 양상만으로 설명하기 어려운 관성주기 운동에너지의 피크가 나타나며, 2012년 10월 이후에도 일주기 운동에너지의 진폭에 비해 상대적으로 큰 관성주기 운동에너지가 관측된다. 이러한 결과는 정점 M2에서의 준관성주기 내부파 변동이 PSI 현상 이외에 중규모 소용돌이와 같은 추가적인 요인의 영향을 받았을 가능성을 시사한다.

이러한 한계에도 불구하고, 본 연구는 루손 해협에서 생성된 일주기 내부조석파가 약 2,200 km를 전파하면서 위도 약 14°N에서 PSI에 의해 그 에너지를 준관성주기 내부파로 전달함을 확인하였다는 점에서 의의가 있다. PSI 기인 준관성주기 내부파는 일주기 내부조석파에 비해 더 짧은 수직 파장을 가지므로 강한 전단응력을 유발하며, 이는 난류에 의한 수직 혼합에 중요한 역할을 한다. 따라서 두 내부파 사이의 상호작용을 통한 수직 혼합 과정을 이해하는 것은 해양 순환에서 내부파의 기여를 규명하는 데 중요할 뿐만 아니라, 해양 수치 모델이 보다 실제적인 해양 순환을 재현하기 위해 내부파 간 상호작용을 반영할 필요가 있음을 시사한다.