지형류평형 (geostrophic balance)
쉽게 풀면
대양이나 대기의 대규모 흐름에서는 마찰과 가속의 영향이 압력경도력과 코리올리 힘에 비해 상대적으로 작기 때문에, 이 두 힘이 거의 정확히 균형을 이루는 상태로 근사할 수 있는 경우가 많습니다. 이 균형을 지형류평형이라 하며, 이 근사를 이용하면 복잡한 유체 방정식을 훨씬 단순화해 해수면의 경사나 밀도 분포만으로 대략적인 유속을 계산할 수 있습니다. 지형류평형은 대양 규모의 순환을 이해하는 데 가장 기본이 되는 근사이지만, 적도 부근이나 규모가 작은 연안 흐름에는 잘 적용되지 않습니다.
왜 중요한가
지형류평형은 대양 대순환과 대기 순환 모두를 설명하는 가장 근본적인 물리 법칙 중 하나로, 위성 고도계 자료로부터 해류를 간접적으로 산출하는 오늘날의 해양 관측 기법의 이론적 토대가 됩니다. 지형류평형에서 유도되는 온도풍 관계식은 수온과 염분의 연직 분포만으로 깊이에 따른 유속의 변화(전단)를 계산할 수 있게 해주는 유용한 부산물입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
압력과 코리올리 힘이 균형을 이룬다는 가정을 이용해 측정한 밀도 자료만으로 그 지점의 해류 속도를 계산해냈다는 의미입니다.
수심에 따라 지형류평형의 성립 정도가 달라진다는 점에서 평형 가정을 적용할 때 수심대별로 유의해야 함을 설명한다.
조금 더 깊게 보면
지형류평형은 대규모의 정상 상태에 가까운 흐름에서는 매우 정확한 근사를 제공하지만, 적도 부근이나 빠르게 변화하는 소규모 현상에서는 이 균형이 성립하지 않아 별도의 물리적 설명이 필요하다는 한계가 있습니다. 지형류평형은 대규모의 정상 상태에 가까운 흐름에서는 매우 정확한 근사를 제공하지만, 적도 부근이나 빠르게 변화하는 소규모 현상에서는 이 균형이 성립하지 않아 별도의 물리적 설명이 필요합니다. 지형류평형으로부터 유속을 계산하려면 절대적인 기준 유속(무운동면)을 별도로 가정해야 하는데, 최근에는 Argo 플로트가 실측한 유속 자료로 이 기준면을 직접 보정하는 방법이 널리 쓰입니다.
주의할 점
지형류평형은 정상상태를 가정하는 근사이므로, 급격히 변화하는 흐름이나 시간에 따라 빠르게 요동치는 현상을 설명하는 데는 적용하기 어렵습니다.