모드수 (Mode Water)
쉽게 풀면
바닷물의 연직 구조를 그래프로 그리면 대개 깊이가 깊어질수록 수온이 완만하게 떨어집니다. 그런데 어떤 해역에서는 수십 미터에서 수백 미터에 걸쳐 수온이 거의 그대로인 평평한 구간이 나타납니다. 이 구간을 이루는 물덩어리가 모드수입니다. 겨울에 찬 바람이 표층을 세차게 식히면 표층혼합층이 깊게 파고들면서 두꺼운 균질층이 만들어지고, 봄이 되어 표면이 다시 데워지면 그 층은 얇은 뚜껑에 덮인 채 아래에 남습니다. 여름 옷장 깊숙이 넣어 둔 겨울 이불처럼, 겨울 바다의 성질을 그대로 간직한 채 수온약층 속을 떠다니게 됩니다.
왜 중요한가
모드수는 겨울 대기 조건을 기억한 채 수년에서 수십 년 동안 아열대환류 내부를 돌아다니므로, 바다가 열과 탄소를 표층 아래에 저장하는 주요 통로입니다. 또 이듬해 겨울 혼합층이 다시 깊어질 때 표층과 맞닿아 지난해의 수온 이상을 되살리는 기억 장치 역할도 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
연직으로 성질이 균일한 층은 포텐셜와도가 매우 작다는 특징을 보입니다. 이 극소값을 거슬러 추적하면 그 물이 어느 바다에서 만들어졌는지 되짚을 수 있습니다.
겨울에 만들어져 가라앉는 모드수의 양이 줄면 대기 이산화탄소를 표층 아래로 끌고 내려가는 양도 함께 줄어든다는 관계를 보여 줍니다.
여름 동안 아래에 숨어 있던 지난겨울의 물이 다음 겨울에 혼합층이 깊어지면서 다시 표층과 연결되는 현상입니다. 수온 이상이 한 해를 건너뛰어 되살아나는 이유가 됩니다.
조금 더 깊게 보면
모드수는 연직 수온 기울기가 작은 서모스태드, 밀도 기울기가 작은 피크노스태드로 정의되며, 실무에서는 층의 두께나 포텐셜와도 임계값으로 판별합니다. 북대서양의 18도수처럼 형성 해역마다 고유한 이름이 붙고, 남대양의 아남극 모드수는 저위도로 영양염을 실어 나르는 역할과 인위적 탄소 흡수에서 특히 큰 몫을 차지하는 것으로 평가됩니다. 형성 과정은 겨울 대류로 만들어진 두꺼운 층이 수평 이류를 타고 수온약층 속으로 들어가는 섭입으로 설명됩니다.
주의할 점
여기서 모드는 진동 모드가 아니라, 수온이나 밀도의 도수분포에서 특정 값에 자료가 몰려 최빈값을 이루는 데서 온 이름입니다. 또 모드수는 표층혼합층 자체가 아니라 지난 겨울 혼합층이 남긴 흔적이므로, 여름 관측에서는 표층이 아니라 수온약층 속에서 찾아야 합니다.