호수의 열역학적 과정은 호수 생태계에서 가장 기본적인 물리학적 과정이고 호수광학 및 수역학적 과정과 밀접한 관계가 있으며 동시에 물질분해, 부유생물의 신진대사와 초급생산과정에서 매우 중요한 역할을 하기에 수온(water temperature)과 이의 계절적 변화가 생물군락의 구조와 수생태계의 생산력을 결정한다. 그러나 깊은 호수/저수지에 대해서는 호수의 수온 차이로 형성된 열성층(thermal stratification), 순환이나 또는 수체가 일으키는 각종의 물리화학적 과정[예를 들면, 용존산소의 분포, 밑부분 슬러지 영양염의 용출(nutrient release)], 상하층 수류의 혼합과 대류 등 동력 현상이 주요한 요소이다.

그러므로 지구온난화로 인한 호수온도의 상승은 호수의 열역학적 구조를 바꾸고 수온약층(thermocline)의 깊이, 두께, 강도, 호수 열성층, 열역학적 순환에 영향을 미치고 따라서 호수 생태계의 기타 물리, 화학, 생물학적 과정에 영향을 미쳐 최종적으로 생태계의 구조와 기능에 영향을 미친다. 연구소 제 13차 5개년 계획에서 중점적으로 정한 호수 광열과정결합 등 프로젝트의 지원을 받아 중국과학원 남경(Nanjing City) 지리 및 호수 연구소 Yun-lin Zhang 연구팀은 순안현(Chun’an County) 환경감측소와 항주(Hangzhou City) 환경과학연구원에서 깊은 호수의 열역학적 순환과 전지구 기후변화의 호응에 관한 연구에서 성과를 얻었다.

2010년부터 2013년까지 천도호수(Qiandao Lake)[신안강 저수지(Xin’an’jiang Reservoir)] 3곳의 감측소의 수온 수직단면 월간관측 데이터와 주변 5곳의 기상관측소의 1951년 부터 2012년까지 월평균 기온 관측 데이터에 기반하여 발견한 것에 의하면, 매년 3, 4월부터 다음해 1, 2월에 천도호에서 장기적이고 안정한 열성층이 존재하고 표면의 수온과 투명도(transparency)가 이의 주도적인 요소이다. 수온약층이 안정하게 약화되는 단계에서 표면의 수온은 수온약층의 깊이와 부적상관(negative correlation)이고 수온약층의 두께, 강도와는 정적상관(positive correlation)이다. 투명도는 수온약층의 깊이와 정적상관이고 수온약층의 두께와는 부적상관이다.

과거 62년간 천도호수 지역에서 기온 상승으로 인해 수온약층의 깊이가 1.4m 낮아졌고 두께와 강도가 각각 1.1m, 0.22℃ 증가하였지만 과거 26년간 천도호수의 투명도의 감소로 인해 수온약층의 깊이가 2.72m 낮아졌고 수온약층의 두께가 1.62m 증가하였다. 기온의 상승과 투명도의 감소는 호수의 열성층을 강화시켜 분층시간이 연장되므로 상하층 수체의 교환과 용존산소의 확산에 불리하고 하층 수체의 산소부족을 유발하여 호수의 수질에 영향을 미친다.

위의 연구성과는 호수학 저널 Limnology and Oceanography 제4기에 발표되었다. 이는 Yun-lin Zhang 연구팀이 두 번째로 이 저널에 발표한 중국 호수학에 관한 연구성과이고 2010년에 이 저널에서 이 연구팀이 수행한 운귀고원(Yungui Plateau) 호수의 유색 가용성 유기물의 특징과 기원에 관한 연구성과를 발표했다.
원문연결: http://www.aslo.org/lo/toc/vol_59/issue_4/index.html

그림 : 천도호수 수온약층의 깊이, 두께, 강도에 대한 월간변화
그림 : 표면의 수온과 수온약층의 깊이, 두께, 강도의 관계
그림 : 천도호수의 주변 기상관측소에서 기록된 평균기온의 장기적인 변화

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 6월 20일]