우리나라 대학에 해양관련 학과가 만들어 진지는 그리 오래되지 않는다. 따라서 십여 년 전까지만 해도 대학 강단에서 해양학을 가르치는 교수나 배우는 학생들은 해양학 연구의 역사가 긴 외국의 해양학자가 쓴 원서를 교재로 하여 공부했었던 것이 사실이다. 그때 역자가 강의를 하면서 느꼈던 점은 배우는 많은 학생들이 원서 해독에 애를 먹고 교재 내용의 파악보다는 외국어 독해에 많은 시간과 에너지를 낭비하고 있었다는 것이다. 당시에는 우리 학생이나 일반인들이 쉽게 읽고 이해할 수 있는 적절한 해양학 교재나 참고도서가 많이 부족하였던 것이다. 그러나 우리도 최근 해양학 연구가 활발해고 연구 인력이 점차 많아짐에 따라 논문 작성이나 해양 관련 저서, 번역서 등의 출간이 늘어나고 있다.
기존의 해양학 교재들을 보면 대체로 해양 관련 학과의 학부 저학년 수준이거나 일반인을 대상으로 한 일반 해양학(혹은 해양학 개론)과 학부 고학년 혹은 대학원 기초 과정의 물리해양학, 화학해양학, 생물해양학, 지질해양학과 같은 세부 분야의 책이 대부분이다. 이들의 내용은 일반해양학이 외해나 연안의 일반적인 해양 특성을 기술하고 있고, 물리, 화학, 생물, 지질해양학 교재들은 각 분야의 이해를 심화시키기 위한 상급 과정의 전문 지식들을 저술 하고 있다. 기술 방법도 우리가 해양에서 쉽게 보고 접할 수 있는 현장 사례 중심이라기보다 이론이나 원리의 습득이 우선시되어 비교적 먼 외해에서 발생하는 해양 현상에 대한 내용을 중심으로 전개되어 있다.
이 책의 원저자인 Tom Beer의 Environmental Oceanography는 기 발행된 이러한 교재들과 달리 연안 해역의 물리, 화학, 생물, 지질 및 기상 환경과 관련된 다양한 사례를 들어, 실제 해안 개발이나 연안환경오염이 발생하였을 때 해양 환경 관련 종사자가 어떠한 해양학적 지식에 근거하여 그 영향을 평가하고 최소화 할 수 있겠는가 하는 해답을 독자 스스로 찾아 갈 수 있도록 저술 된 것이 특징이다. 역자는 이 책이 관련 기업체 및 공무원, 해양이나 환경학과 학부생, 대학원생들의 연안 해양학 교재나 연안역의 해양 현상을 파악하는데 도움을 주는 참고도서로 매우 적절할 것으로 판단하여 번역하게 되었다.
역자는 이 책의 번역을 허락해 준 미국 Boca Raton의 CRC Press 출판사와 저자인 Tom Beer 박사에게 감사를 드린다. 또 출판을 위해 애써주신 전남대학교 관계자 분들과 출판부 여러분들에게도 감사를 표한다.

--- 본문 머리말 중에서

제1장 연안 해양학(Coastal Oceanography)

1.1 서론

해양학(Oceanography)은 지구의 깊은 바다와 연안에 대해 과학적으로 연구하는 학문이다(중국과 러시아에서는 해양학을 Oceanology로 더 많이 쓴다). 해양학은 4개 분야인 물리 해양학, 화학해양학, 생물해양학, 지질해양학으로 구성된다. 이 책은 주로 해양의 물리적 특성으로 해양을 기술하고 물리적 메카니즘으로 해양의 동태를 파악하는 물리해양학의 내용이 많다. 특히, 물리해양학과 해양학의 나머지 3개 분야 사이의 상관성과 상호작용을 다룬다.
물리해양학은 열정적이고 도전적인 과학 분야이다. 그리고 이 분야는 우리가 미래의 해양자원을 개발할 때 필요한 지식들을 제공해 줄 것이다. 예를 들어, 해양 표면 해류는 해상 수송에 중요한 역할을 하고, 수중의 해류는 해상에 투기되는 산업폐기물을 우리가 원하지 않는 해역으로 운반할 수도 있다. 또한, 해양의 파도는 해양에 설치한 석유 시추대에 큰 피해를 입히고 해안에 설치한 구조물을 파손하기도 한다.
과거 30년 동안 물리 해양학은 큰 학문적 발전을 이루었다. 이 발전은 실험실 연구에서 이루어진 것이 있긴 하나, 주로 전 세계 깊은 바다 현장에서 어렵게 이루어진 관측으로부터 얻어졌다. 오랜 기간 동안 심해에서 얻어진 연구 결과가 연안이나 하구의 해양 연구를 가로 막았었다. 그러나 최근 인간의 관심이 연안 환경에 집중됨에 따라 해양학자들은 깊은 바다의 물리해양학적 지식을 연안과 하구의 상황에 적용하기 시작했다. 그리고 때로는 이들 지식이 연안과 하구에 적용하기에는 매우 부족하다는 것을 깨달았다. 연안수(Coastal Waters)는 본래 변동성이 매우 커 이들의 특성을 알기는 매우 어렵다. 더군다나 염분의 변동이 아주 작은 깊은 바다에서 얻은 지식을 염분의 변동이 매우 큰 하구 상황에 적용할 경우는 매우 주의를 해야 한다.
물리해양학은 그 자체로 볼 때 두 분야로 나누어진다. 그 하나는 해양을 관측하여 자료를 얻고 분석하는 개관(Synoptic) 해양학이고, 이 분야는 많은 지리학자(Geographer)가 관심을 가진다. 다른 하나는 역학(Dynamic) 해양학으로 이 분야는 기존의 물리적 지식을 해양에 적용하여 해양을 힘에 의해 움직이는 유체로 보고 이들의 운동 방정식을 푸는 학문이다. 그러나 이 두 분야는 서로 독립적이지 않다. 역학 해양학자에 의한 연구 결과는 개관 해양 학자에 의해 현장 해양에서 검증되어야 하고, 개관 해양학자들의 관측 결과는 역학 해양학자들에 의해 설명되어야 한다.
기상학 혹은 기상연구도 개관과 역학분야로 나누어진다. 기상학과 해양학은 밀접한 관계가 있다. 두 학문은 한 경우는 기체 다른 경우는 액체인 환경유체를 다루고 똑같이 수학적 도구(Tool)를 사용한다. 이 둘은 상호 연관된다. 해양 온도는 대기에 영향을 미친다. 태풍은 이러한 극적인 예로, 해양 표면 수온이 27℃보다 높을 때 형성된다. 그러나 대기 또한 해양에 영향을 미친다. 바람은 표층류를 일으키고, 바람은 해양표면에 생성되는 파의 특성을 결정한다. 해양과 대기는 복합된 상호 연관 시스템이다.
그러나, 기상학자와 해양학자 사이에는 하나의 중요한 차이가 있다. 해양학자는 해류가 흘러가는 쪽 방향을 이야기하고, 기상학자는 바람이 불어오는 쪽 방향을 말한다. 기상학자가 말하는 서풍은, 우선 물의 동쪽 방향 이동을 일으킨다.
이 책은 연안수에 대한 물리적 기술을 하고, 연안수를 운동을 지배하는 어떤 역학적 이론을 간단히 설명한다. 생물학자, 화학자, 지질학자, 혹은 환경과학자들은 해양문제를 다룰 때 일반적으로 물리 해양학자로부터 어떠한 협력 없이도 해양 문제를 처리할 수 있음을 잘 안다. 그러나 연구가 진행됨에 따라 해결되지 않은 많은 물리적 과제에 봉착하고 새로운 문제를 만나게 된다. 따라서 최근엔 연안과 하구에 대한 대부분의 해양 조사 작업이 서로 상호 공동 연구팀에 의해 수행된다. 그러나 이 팀이 가장 좋은 연구 성과를 이루기 위해서는 각 전문가들이 밀접하게 다른 전문가들과 상호 교류해야 할 것이다.
이 책은 환경 분야 종사자에게 물리 해양학자들과 교류하는데 필요한 기술을 제공하는 것이 목적이고, 물리 해양학자들에게는 보다 넓은 분야에서 흥미를 주는 환경 문제들을 소개하는 것이 목적이다.

1.2 연안수(Coastal Waters)

무엇이 연안(Coast)이고, 무엇이 연안수(Coastal Waters)인가? 여기에는 어떤 확실한 정의가 없이, 군사적, 정치적, 과학적 그리고 경제적 용도에 따라 이 용어는 달리 사용된다. 이 책은 가능한 한 넓은 범위를 다루기 위해, 그림 1.1과 같은 형태의 연안을 다룬다. 그림 1.1의 연안역은 대륙붕(만약 존재한다면) 끝에서부터 최근의 해양 영향의 지질학적 경계까지이다. ?러나 국가들은 그들 연안이 침범되었을 때 전쟁도 치르려고 할 정도이므로 이 용어들의 다른 정의와 관점은 결코 무시할 수 없다. 따라서 연안역의 정의와 관점들을 좀 더 상세히 보아야 한다.

연안 역(The Coastal Zone)
연안을 관리하는 사람들은 그들의 관할권을 확정하는 법적인 정의를 필요로 한다. 연안에 관한 정확한 용어는 국가마다 다를 것이다. 일반적으로 사용되는 연안에 대한 정의와 서 오스트리아에서 사용하고 있는 것을 보면, “연해(Foreshore)의 고조 표식(Mark)에서 1km정도 내륙 쪽으로 뻗어있는 땅과 물, 그리고 바다 쪽 30m 등수심선까지의 땅과 물, 또 조석 간만에 귀속되는 모든 강(Rivers), 하구(Estuaries), 움푹 들어간 곳(Inlets), 샛강(Creeks), 만(Bays), 호수(Lakes)의 물(Waters)과 하상(Beds), 및 언덕(Banks)들을 포함한다.”이다.
우리 관심은 연안수 바깥쪽 범위와 마찬가지로 연안수의 안쪽 범위를 정의하는 것이다. 우선적으로 고려해야 할 것은 유동으로 정의되는 조석 침입(Tidal Penetration)이다. 또한 염분 변동을 가지고도 조석 영향을 조사할 수 있다. 연안수는 조석 영향이 미치는 만큼 육지 쪽으로 그 범위가 정해진다. 따라서 하구와 삼각주(Deltaic River Mouths)는 연안수에 포함된다고 생각된다. 그러나 명심할 것은 우리가 내린 정의는 위에서 말한 법률적 정의보다 훨씬 더 넓다. 우리가 볼 때 연안역의 바다 쪽 범위는(뒤에 자세히 설명하겠지만) 대륙사면(Continental Self Slop) 까지이다. 이것은 30m보다 더 깊을 수 있다. 마찬가지로 최근의 해양영향이 미치는 육지 쪽 범위는 1km보다 더 넓을 수 있다.

대륙붕(The Continental Shelf)
대륙붕이란 물리적 개념을 말하는 것이고, 또 최근에는 법적 개념으로도 사용된다. 물리적 개념이란 대륙이 바다 쪽으로 연장되었다는 개념이다. 전 세계 대륙의 가장자리 근처에서 행해진 많은 관측들로부터 대륙붕의 평균적인 형상이 만들어졌다. 이 종합적 형상은 65km의 폭과 1/500의 기울기(tan 0˚7´)로 대륙붕 끝부분이 수심 128m 정도로 하강하고 있다. 대륙붕은 대륙붕단(Shelf Break)에서 끝나고 이 대륙붕단은 경사도가 1/20로 증가하는 지점이다. 그리고 대륙붕단의 바다 쪽은 대륙사면으로 연결된다.
대륙붕의 법적 개념에 있어서, 대륙붕이 연안에서 뻗어있는 거리는 상당히 다르다. 어떤 장소는 잘 정의된 대륙붕이 존재하지 않는다. 태평양의 많은 섬들은 근본적으로 심해에서 솟아올라온 산맥들이다. 그 밖에 대륙붕은 수백km까지 펼쳐 질 수도 있다(이런 예는 오스트리아 북서 연안에 존재한다).
이 책은 생물학자들이 주로 간조대 수(Neritic Waters)로 부르는 대륙붕 수(The Waters of Continental Shelf)에 관심을 둔다. 연안 국가들은 연안수를 종종 대륙붕과 대륙사면 위에 있는 모든 물을 지칭하기도 한다. 한편, 이러한 넓은 범위의 경계를 대륙 가장자리(Continental Margin)라 하고 유엔 해상법 심의회 소속 법률가들은 이 대륙붕에 대한 다양한 정의를 심사 중에 있다. 이것들을 보면
① 연안에서 200해리로 고정된 (370km)선
② 500m 등심선으로 알려진 500m 등 수심선
③ 대륙사면 아래의 선

영해(Territorial Waters)
17세기 초반부터 20세기 중반까지 우세했던 전통적 국제해양법은 영해와 공해사이의 경계를 명확히 내렸다. 영해는 각 연안국과 바로 인접한 물의 벨트로 구성된다. 연안국은 이 영해 내에서 육지에서 주권을 가지는 것과 꼭 같은 소유지 주권을 가진다. 그리고 이런 절대적 권리는 영해의 바닥과 땅 밑까지 미친다. 연안국 권리의 제한은 다른 국가 선박들이 외국 항을 왕래하기 위해 통과하는 “순수한 항해(Innocent Passage)”일 경우에만 해당된다.
한편, 영해 개념의 법적 취지에 대한 일반적 동의는 있으나, 그것을 선언한 국가들마다 영해 폭에 대한 견해가 컸다. 대다수 국가들이 3mile을 주장한 반면, 많은 국가들은 4, 6, 12, 25 마일로 그 범위를 넓혔고 심지어 최근엔 200마일까지 확장시켰다.
연해(Coastal Seas)와 같은 뜻으로 사용되던 영해 개념은, 연안국가가 대륙붕 내 광물이나 생물자원의 존재와 개발 가능성을 깨닫기 시작하면서 깨어졌다. 이것이 깨어진 최초의 시기는 미국이 그때까지 공해의 한 부분으로 여겨오던 해역과 연안에 인접한 대륙붕에서 자원을 탐사하고 개발하기 위한 배타적 권리를 주장하기 시작할 무렵의 1945년 트루만 선언이다. 이 이후부터 국가들의 관심은 대륙붕과 대륙붕 가장자리를 정의하는 방법에 쏠리게 되고, 이러한 경쟁적인 선언으로 촉발된 국가 간의 분쟁을 해결하는 방법을 점차 강구하지 않으면 안 되게 되었다.

배타적 경제수역(The Exclusive Economic Zone, EEZ)
배타적 경제수역의 개념이란 기능적 주권의 일종인 특별한 국가 행위(어떤 지역의 경제적 개발을 통제하는)의 관점에 한정시킨 주권을 말한다. 아직까지 어떤 국가의 주권이 완전히 미치는 범위는 영해(일반적으로 12마일)까지이다. 그러나 연안 국가는 이 범위를 넘어서 자원탐사와 개발 그리고 생물자원의 보존과 관리를 목적으로 약 188마일의 범위에서 주권적 권리를 가지려 한다.
배타적 경제수역의 개념은 1974년에 생겨났다. 이후 이 개념은 빠른 속도로 관례적 국제법으로 자리를 잡았다. 52개국 이상이 선언했고, 그리고 다른 22개국은 다소 조정된 내용인 200해리 어로수역을 선포했다. 실제로 연안국은 생물자원을 최대로 활용하기 위해 배타적 경제수역 내에서 생물자원을 조사하고 보전할 의무가 있다. 많은 국가들은 이 의무를 최대 생산을 유지하기 위한 양을 자국이 결정해야 하는 것으로 해석하여, 이 양을 최초로 평가할 권리를 가졌다. 만약 최초로 평가할 권리를 가진 국가가 생물군들을 전부 다 활용하는 것이 불가능하면 그 잉여분에 대해 다른 국가가 접근할 수 있도록 할 의무도 가진다.
연안에서 어로, 광산, 시추와 관련하여 여러 국가가 이 배타적 경제수역을 선언함에 따라 많은 쟁점이 일어났다. 자국 내 어업으로 유지 가능한 수산 자원량 평가와 그 잉여분은 어떻게 할 것인지에 대해 오스트레일리아는 매우 불확실한 태도를 취하고 있다. 이 잉여자원은 이미 정부가 파악하고 있고 또 정부에 의한 외교 정책 수립에 중요한 요소로 등장하였다. 앞으로 이 잉여자원의 중요성은 매우 크므로 현재 많은 관심과 해양학에 대한 재정 지원, 그리고 연안해양학의 연구가 이 배타적 경제수역에 집중되어 이루어지고 있다.

연안선(The Shoreline)
육지와 바다의 경계선이 해안(Coast)의 가장 단순한 정의이다. 해저 지형도를 보면 이 해안에 대한 정의가 잘 나타나 있을 것 같으나 그림 1.1과 같이 이 경계는 때때로 불연속적이고 불투명하다. 땅과 바다의 경계는 많은 사람들이 해안선(Coastline)과 동등시하는 연안선(Shoreline)으로 되어있다.
연안(Shore)이란 바다 운동에 의해 변형된 바다에 접해 있는 땅의 일부분이다. 과거 빙하가 현재보다 더 크거나 작았을 때, 바다의 수위가 약 100m 범위에서 변동했음을 입증하는 증거가 있는 것이 바로 이런 것과 관계된다. 해변(Beach)은 해안의 바다 쪽 경계이고 최고 고조선(The Highest Tide Level)에서 최저 저조선(The Lowest Tide Level) 사이를 지칭한다. 해변은 역학적 평형상태에 있다. 모래 해변은 항상 모래로 덮여 있으나 그 모래는 항상 같은 모래가 아니다. 이 모래는 파(Wave)와 연안류(Near-shore Current)에 의해 연안을 따라 계속 움직인다. 해안(Coast)을 정의하는 것 외에, 국가 행정청은 해안선(Coastline) 길이를 측정한다. 이 작업은 일반적으로 행정청이 많이 쓰는 축척의 지형도상에 나타난 해안선(Coastline) 거리를 측정하면 되고 그 결과는 백과사전과 연감에 기록된다. 그러나 축척이 1:12,000,000 스케일의 큰 축척의
지도에서 계산된 해안선 길이는 1:10,000 축척의 상세한 지도에서 계산된 것 보다 짧을 것이다. 그 이유는 축척이 큰 지형도는 큰 만이나 곶, 하구 등을 제외하고는 대체로 직선으로 표시되기 때문이다. 이 문제는 최근 프랙탈(Fractal)로 알려진 일련의 형태로 실제 해안선의 거칠기와 불규칙함을 모델링하려는 수학자들의 흥미를 끌었다. 이러한 결과의 일부를 그림 1.2에 나타냈다. 이 그림은 만약 좀 더 스케일(축척)을 크게 해 길이를 측정했더라면 호주, 남아프리카, 영국 서부 연안의 길이가 점차 감소되어짐을 나타낸다. 이 직선의 기울기(양쪽 축 모두 로그 스케일)는 1-δ를 측정한 것이고, 여기서 δ는 해안의 길이를 모델링 하는데 필요한 프랙탈 치수(Dimension)이다.

1.3 어업과 생태학(Fishing and Biology)

바다의 훌륭한 자원은 어류이다. 이 어류는 잘만 관리하면 우리들에게 영양과 음식을 계속해 제공해 주는 재생이 가능한 자원이다. 앞에서 보았듯이 배타적 경제수역의 개념은 해당 국가의 연안 어업에 관한 정확한 과학적 지식이 필수조건이었다. 이는 해양 생태학자나 생물 해양학자의 공헌이 필요하다. 그렇지만 물리적 과정도 포함되어 있다.
해수의 물리적 특성은 최적 어획량을 결정하는데 중요하다. 그림 1.3은 일본 연안에서 어획되는 주요 상업 어종들의 적수온대를 나타낸다. 해수 수온에 관한 지식은 어획량을 증대시킨다. 오늘날 기술은 해수 표면 수온을 파악하여 그 결과를 알려주고 있다. 미국의 NOAA (The National Oceanic and Atmospheric Administration)는 전 세계 표면 수온 분포를 위성관측 자료로 매주 제공한다. 그 대표적인 예가 그림 1.4이다. 이 분포도는 이 자료를 원하는 사람(어부)에게 제공되고 이 그림을 참고로 그물 칠(Trawling) 장소를 결정한다.
어부는 또한 그들의 작업에 음향 물리학을 이용하고 있다. 음향 측심기는 소형보트에서 조차 현재 표준 장비이다. 왜냐하면 이 장비는 해저 수심을 측정하기 아주 편리하기 때문이다. 그러나 어군들도 음향 측심기가 감지할 수 있을 정도의 특징적인 음향 반사를 한다. 기술적인 어부는 인공위성에 의한 해양 표면 수온으로부터 대략적인 범위를 파악하고, 음향 측심기에 의한 음향 기술로 그 범위를 좁혀간다.
생물학적 정보와 정치적 행위가 보완된 물리 관측의 한 예는 Western Rock 바다가재이다. 바다가재는 자치어 단계에서 해류에 의해 이동된다. 서 오스트레일리아 정부는 Western Rock 바다가재를 주로 어업하고 있는데, 이들은 외국 어선이 이 어군들을 감소시킬지 모른다고 생각했다. 그리고 해류를 따라 치어가 어느 장소로 수송되는지, 또 그 치어들이 배타적 경제수역(EEZ) 내에서 주로 서식하는지 혹은 바깥에서 얼마동안 시간을 보내는지 궁금하나 이러한 해답은 아주 복잡하다. 물리 해양학자들이 수년 동안 서 오스트레일리아 해류를 연구한 결과, 서 오스트레일리아 해류가 해류도에 그려진 식으로 흐르지 않음을 발견했다. 서 오스트레일리아 해류는 느리게 그러나 지속적으로 서 오스트레일리아 해안에서 적도를 향해 위로 흐른다는 이론을 제기하였다. 그러나 실제는 그렇지 않은 것 같고, 대순환(Gyre)으로 알려진 순환류의 연속으로 이어질 수 있다. 각 순환 내의 흐름은 속도가 빠르나 이러한 연속된 순환들은 연안을 따라 천천히 움직일 것이다.
모든 생물생산에서 가장 중요한 물리 요소는 빛이다. 식물 성장은 태양빛 없이는 일어나지 않는다. 그리고 식물 플랑크톤이나 미세 해양 식물은 해양 생물의 기초 먹이이다. 이 사실은 빛이 투과되는 표층 200m 까지의 유광층이 가장 생산적임을 의미한다. 식물 플랑크톤은 유광층에 모이고 밤과 빛이 없을 때 부상한다. 연안의 어떤 해역은 식물 플랑크톤과 어업 생산력이 매우 크다. 이 현상은 해수가 식물성 플랑크톤과 영양염들을 해저에서 위로 상승시키는 해역에서 일어난다. 이런 과정을 용승(Upwelling)현상이라 하고 해양의 동쪽경계에서 일어난다. 즉 페루, 캘리포니아, 아프리카 소말리아, 남아프리카와 같은 곳에서 일어난다. 이 용승 현상은 바람 방향에 의존하고, 만약 바람 방향이 바뀌면 용승현상은 소멸되고 어업은 감소한다.
지금까지 대부분의 이런 예들은 정량화 할 수 있다. 즉 수학 방정식으로 표현될 수 있다. 만약 생물 과정을 수학적으로 나타낼 수 있다면 생물체들의 미래 행위를 예측하는 모델이 개발될 수 있다. 이런 생태계 모델은 아직 초보 단계이다. 그 예로 식물 플랑크톤 모델들은 그 플랑크톤 양 전체의 변화를 나타뮳는 방정식(연속 방정식)에 기초한다. 그리고 주어진 시간에 단위면적을 통과하는 식물 플랑크톤 플럭스(Flux)와 이들의 생산과 감소에 관한 수학적 방정식을 찾아야 한다. 물리적 개념에 기초해 식물 플랑크톤 모델을 최초로 유도한 것에는 1949년 Riley, Stommel, Bumpus의 연구가 있다. 이들은 식물 플랑크톤이 시간이 지나도 변하지 않는 정상상태에서의 수심 분포를 구했다. 이 계산에서 그들은 식물 플랑크톤 농도의 연직 변동이 다음 3가지 요소와 관련된 2차 미분 방정식으로 기술된다고 가정하였다. 첫째는 연직 와동(Eddy) 확산도이다. 이 요소는 연직 플랑크톤 농도 구배(Gradient)가 감소되는 방향으로 플랑크톤을 이동시킨다. 둘째는 정착속도(Settling Velocity)이다. 이 항은 플랑크톤이 가라앉는 비를 측정한다. 셋째는 생산과 먹이에 관한 항이다. 이 생산과 먹이에 관한 항은 식물 플랑크톤이 유광층에서 성장하므로 ＋(양)이나, 더 깊은 곳은 고기나 다른 생물들이 플랑크톤을 먹어치우므로 －(음)이다.
이러한 가정들에 의한 모델 개발은 매우 수학적이다. 그러나 어떤 재미있는 결과가 도출되었다. 첫째 정상상태에서 여기에 존재하는 플랑크톤 연직 분포는 먼저 유광층 수심에 한정되었다. 둘째 정상해가 얻어지기 위한 어떤 고정된 정착속도(Settling Velocity)와 와동(Eddy) 확산도가 존재해야 한다. 그리고 세 번째로 유광층 밑에서 플랑크톤 농도가 최대화되는 경향이 있었다. 그림 1.5는 대서양 여러 군데에서 이 이론과 관측된 플랑크톤 연직 분포에 대한 비교를 나타낸다.
1949년 이후, 개정된 식물 플랑크톤 모델은 표층 혼합과정에 대한 좀 더 개선된 지식을 활용했다. 비록 유광층이 중요하다는 것에 의심할 여지는 없지만, 유광층 표층은 바람에 의한 휘저음이 모든 물리 파라미터를 일정하게 유지시켜주는 혼합층으로 구성된다. 그림 1.5에 비연속적으로 관측된 연직 채집(Sampling)은 이러한 상세한 세부구조를 볼 수 없게 만든다. 그리고 이것들은 뒷장의 혼합(Mixing)과정에서 논의될 것이다.

본서는 해양 연안수에 대한 물리적 기술이 광범위하게 이루어져 있고, 연안수를 콘트롤하는 역학적 이론을 해양 기술자 혹은 환경 연구자들을 대상으로 하여 간결하게 설명한다. 해양문제를 다룰 때 일반적으로 생물학자, 화학자, 지질학자 혹은 환경 과학자들은 물리 해양학자의 도움이나 협력 없이도 우선 그 문제를 다룰 수 있다. 그러나 연구가 계속되게 되면 해결될 수 없는 많은 양의 물리적 과제에 봉착하고 새로운 문제가 발생할 수 있다. 오늘날의 연안과 하구의 대부분의 해양 조사는 서로 상호 공동 연구팀에 의해 수행되어 오고 있다. 이러한 연구 조사가 가장 좋은 연구 성과로 이어지기 위해서는 각각의 해양 전문가들이 밀접하게 다른 전문가들과 상호 교류해야 한다.<br/> 본서는 환경 분야 종사자가 물리 해양학자들과 서로 교류하는데 필요한 물리 해양 모든 분야의 지식을 제공하고, 물리 해양학자들에 있어서는 해양에서 일어나는 보다 넓은 분야의 일에 대한 흥미를 주는 문제들을 제시하고 있다. 본서가 해양현장에서 실무를 담당하고 있는 관련자들에게 좋은 지침서가 되기를 기원한다.