Transcript บทที่ 7 - คณะเทคโนโลยีการเกษตร
Slide 1
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
กระแสนำ้ ในมหำสมุทร
(Ocean Circulation)
1
Slide 2
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
The Forces that Drive Currents
primary force เป็ นแรงที่ทาให้น้ าเคลื่อนตัว ได้แก่
ความเครี ยดของลมที่พดั ผ่านบริ เวณผิวหน้าน้ า, การขยายตัวและ
การหดตัวของมวลน้ าอันเนื่องมาจากอุณหภูม,ิ ความแตกต่าง
ระหว่างความหนาแน่นระหว่างชั้นน้ า
secondary force ซึ่ งจะเป็ นตัวกาหนดทิศทางการ
เคลื่อนที่ของกระแสน้ า ได้แก่ Coriolis effect, แรงโน้ม
ถ่วงของโลก, แรงเสี ยดทาน และรู ปร่ างของแอ่งมหาสมุทร
2
Slide 3
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
กำรเคลือ่ นตัวของมวลนำ้ ในมหำสมุทร
กระแสน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ า (surface current) เป็ นการ
เคลื่อนที่ของน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ าในแนวราบ เกิดจากการ
ขยายตัวของน้ าอันเนื่องมาจากอุณหภูมิ และความเสี ยดทานอัน
เนื่องมาจากลม (wind friction) ส่ วนใหญ่จะอยูเ่ หนือ
pycnocline
่ ดั จากชั้น
Thermohaline circulation อยูถ
pycnocline ลงไป แรงที่ก่อให้เกิดการไหลเวียนคือแรงโน้ม
ถ่วงของโลกที่มีต่อมวลน้ าข้างเคียงซึ่งมีความหนาแน่นที่
แตกต่างกัน และยังมีความสัมพันธ์กบั อุณหภูมิและความเค็ม
3
Slide 4
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Surface current
กระแสน้ าผิวหน้าน้ าในมหาสมุทรจะมีลกั ษณะเป็ นวงเรี ยกว่า
Gyre
Primary force ที่สาคัญคือ wind friction ของ
แรงลมประจาถิ่นที่พดั ผ่านผิวหน้าน้ า
Secondary force คือ Coriolis effect, Ekman
transport และ gravity force
4
Slide 5
5
Slide 6
6
Slide 7
7
Slide 8
8
Slide 9
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Ekman transport
9
Slide 10
10
Slide 11
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
มีการศึกษาพบว่าการเคลื่อนตัวของน้ าบริ เวณผิวหน้าที่เกิดจาก
การกระทาของลม จะทาให้น้ าชั้นบนสุ ด (topmost layer)
ของน้ าในมหาสมุทรในซีกโลกเหนือมีการเคลื่อนตัวมีทิศทางไป
ทางขวาของทิศทางลมเป็ นมุมประมาณ 45 องศา ส่ วนน้ าในชั้นที่
ถัดลงมาก็จะมีการเคลื่อนตัวไปทางขวาของน้ าชั้นบนและจะเป็ น
เช่นนี้ไปเรื่ อยๆจนถึงความลึกประมาณ 100 เมตรหรื อ 330 ฟุตที่
บริ เวณ mid latitude
11
Slide 12
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
เมื่อมองโดยรวมจะเห็นได้วา่ ชั้นน้ าในแต่ละชั้นจะสไลด์ตวั ไป
ทางด้านข้างของชั้นน้ าที่อยูเ่ หนือขึ้นไปคล้ายกับการคลี่ไพ่ โดย
ไพ่แต่ละใบจะทามุมไปทางด้านขวามือของไพ่ใบบน ลักษณะ
ของการเคลื่อนตัวดังกล่าวถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาว
สวีเดนซึ่งให้ชื่อการเคลื่อนที่แบบนี้วา่ Ekman spiral
12
Slide 13
ในธรรมชาติ Ekman transport ของน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ าใน gyre จะ
มีทิศทางการเคลื่อนตัวของน้ าทามุมน้อยกว่า 90 องศากับทิศทางลมโดยส่ วน
ใหญ่จะเคลื่อนตัวทามุมประมาณ 45 องศา การเบี่ยงเบนที่ผดิ ไปจากทฤษฎีน้ ี
ผลของแรงอื่นๆที่เข้าเกี่ยวข้องคือ coriolis effect, gravity force
13
Slide 14
การเคลื่อนตัวของน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ ามีลกั ษณะเป็ นวง โดยจะ
เกิดเนิน (hill) บริ เวณจุดศูนย์กลางค่อนไปทางทิศตะวันตก
โดยมีความสูงมากกว่าขอบด้านนอกของ gyre ประมาณ 2
เมตร
14
Slide 15
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
เมื่อพิจารณาถึงมวลน้ าที่อยูใ่ น gyre จะพบว่ามันจะเคลื่อนตัว
โดยรักษาสมดุลระหว่าง Coriolis effect กับแรงโน้มถ่วง
ของโลกอยูต่ ลอดเวลาจึงทาให้มีวนอยูร่ อบเนินโดยไม่เกิดการ
เบี่ยงเบนเข้าหาจุดศูนย์กลาง
15
Slide 16
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Geostrophic Gyres
การที่น้ าบริ เวณผิวหน้าน้ าในมหาสมุทรเคลื่อนที่เป็ นวง (gyre) โดยมี
สมดุลระหว่าง Coriolis effect และแรงโน้มถ่วงของโลกจะ
เรี ยกว่า geostrophic gyre (geos=Earth,
strophe=turning)
กระแสน้ าที่เคลื่อนตัวใน gyre เรี ยกว่า geostrophic current
ซึ่ง geostrophic gyre นี้ต่างก็อยูอ่ ย่างเป็ นอิสระต่อกันในแต่ละซีก
โลก โดยมีปัจจัยที่เกี่ยวข้องคือรู ปแบบหรื อทิศทางการพัดของลม และ
การวางตัวของพื้นทวีป
16
Slide 17
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Geostrophic gyre มีท้งั หมด 5 จุดคือ
North Atlantic gyre
South Atlantic gyre
North Pacific Gyre
South Pacific gyre
The Indian Ocean gyre
ลักษณะการเคลื่อนตัวของทั้ง 5 วงจะเป็ นแบบปิ ด
17
Slide 18
18
Slide 19
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
West Wind Drift หรื อ Antarctic circumpolar
current ไม่ถือว่าเป็ น geostrophic gyre เนื่องจากมัน
ไม่มีการเคลื่อนตัวรอบแอ่งมหาสมุทร แต่จะเคลื่อนตัวไปรอบๆ
ทวีปแอนตาร์คติกาทางทิศตะวันออกโดย westerly wind
โดยไม่มีส่วนของทวีปมาต้านการเคลื่อนตัวของมวลน้ าแต่อย่าง
ใด
19
Slide 20
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Currents within Gyres
1. Western Boundary Currents ไหลเร็ วที่สุดและมี
ความลึกของมวลน้ ามากที่สุด
พบบริ เวณขอบทางด้านทิศตะวันตกของแอ่งมหาสมุทร หรื อ
นอกชายฝั่งทางตะวันออกของทวีป
20
Slide 21
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ได้แก่กระแสน้ าอุ่น Gulf stream (North Atlantic
Gyre), the Japan or Kuroshio current （黒
潮） (North Pacific gyre), the Brazil
Current (South Atlantic Gyre), the East
Australian current (South Pacific gyre) และ
the Agulhas Current (the Indian Ocean
gyre)
21
Slide 22
22
Slide 23
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
หน่วยในการศึกษาปริ มาตรของน้ าที่เคลื่อนตัวไปในกระแสน้ า
จะมีหน่วยเฉพาะคือ Sverdrup (sv) ซึ่งตั้งขึ้นเพื่อเป็ น
เกียรติแก่นกั สมุทรศาสตร์ที่ชื่อ Harald Sverdrup
1 sv จะมีค่าเท่ากับ 1ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวินาที
23
Slide 24
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
กระแสน้ าอุ่น Gulf stream มีความเร็ วในการเคลื่อนตัวมาก
ที่สุดคืออย่างน้อย 55 sv (มากกว่าในแม่น้ า อเมซอนซึ่ งเป็ น
แม่น้ าที่ใหญ่ที่สุดในโลก 300 เท่า) และมีผลถึงระดับความลึกที่
1,000 เมตรหรื อมากกว่า
เนื่ องจากมันเคลื่อนตัวด้วยความเร็ วสู งมวลน้ าจึงไม่มีโอกาส
ปรับตัวให้เข้ากับสภาพของภูมิอากาศของท้องถิ่นในบริ เวณที่มนั
ไหลไป จึงจัดเป็ นตัวการสาคัญที่มีส่วนในการเคลื่อนย้าย
พลังงานความร้อนจากเขตร้อนสู่ข้วั โลก
24
Slide 25
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
2. Eastern Boundary Currents กระแสน้ าประเภทนี้จะ
ไหลอยูท่ างตะวันออกของขอบมหาสมุทร หรื อทางชายฝั่งด้าน
ตะวันตกของทวีปประกอบไปด้วย
ได้แก่ the Canary Current (North Atlantic
Gyre), the Bangular Current (South
Atlantic Gyre), the California Current
(North Pacific Gyre), the West Australian
Current ( the Indian Ocean Gyre) และ Peru
or Hamboldt Current (South Pacific Gyre)
25
Slide 26
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
คุณสมบัติของกระแสน้ านี้จะตรงกันข้ามกับ western
boundary current ในเกือบทุกทาง โดยมันจะนาน้ าเย็นให้
เคลื่อนตัวไปยังเส้นศูนย์สูตร กระแสน้ าจะมีความกว้างมาก
บางครั้งอาจกว้างถึง 1,000 กิโลเมตรไม่สามารถจาแนกขอบเขต
ของมวลน้ าได้อย่างชัดเจน และมีอตั ราการเคลื่อนตัวต่า
ตัวอย่างได้แก่ กระแสน้ าเย็น Canary มีการเคลื่อนตัวเพียง 16
sv หรื อ 2 กิโลเมตรต่อชัว่ โมง
26
Slide 27
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Transverse Currents เป็ นกระแสน้ าข้ามมหาสมุทร
ในแนวตะวันออกไปตะวันตก และตะวันตกไปตะวันออก
เกิดจากแรงลมประจาถิ่นโดยลักษณะและทิศทางการเคลื่อน
ตัวจะมีความสัมพันธ์กบั western และ eastern
boundary
ตัวอย่างเช่น North and South Equatorial
Current ในมหาสมุทรแปซิฟิกและมหาสมุทรแอตแลนติค
ตามลาดับ เกิดจากลมสิ นค้า
27
Slide 28
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
กระแสน้ าดังกล่าวจะตื้นและกว้างเคลื่อนที่ไปทางตะวันตกโดยมี
อัตราการเคลื่อนตัวประมาณ 30 sv
28
Slide 29
29
Slide 30
30
Slide 31
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
นอกจากนี้ Equatorial
ที่เกิดขึ้นจะมีกระแสน้ าที่ไหล
ในทิศทางตรงกันข้ามอีกซึ่ งจะอยูบ่ ริ เวณเส้นศูนย์สูตร
ประกอบด้วย North and South Equatorial
Countercurrent
31
Slide 32
32
Slide 33
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ปรำกฏกำรณ์ El Nino
33
Slide 34
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ตามปกติลมที่พดั ในบริ เวณตอนกลางของมหาสมุทรแปซิ ฟิกซึ่ ง
อยูใ่ นเขตร้อนนั้น จะพัดจากทิศตะวันออกสู่ทิศตะวันตก
ลมสิ นค้าจะพัดจากบริ เวณที่มีความกดอากาศสู งซึ่ งก็คือทาง
ตะวันออกของมหาสมุทรแปซิฟิก (อเมริ กากลางและอเมริ กาใต้)
ไปสู่บริ เวณที่มีความกดอากาศต่ากว่าคือทางตะวันตกของ
มหาสมุทรแปซิฟิก (ทางเหนือของทวีปออสเตรเลีย)
34
Slide 35
35
Slide 36
36
Slide 37
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
แต่ในรอบ3-8 ปี จะเกิดความผิดปกติข้ ึนโดยที่ยงั ไม่ทราบเหตุผลที่
แน่ชดั ความกดอากาศจะก่อตัวในลักษณะกลับทิศกัน ความกด
อากาศสูงจะก่อตัวขึ้นที่บริ เวณตะวันตกของมหาสมุทรแปซิฟิก
ส่ วนความกดอากาศต่ากลับมาก่อตัวขึ้นที่ดา้ นตะวันออกของ
มหาสมุทรแปซิฟิก
จากความผิดปกติดงั กล่าว ทาให้ทิศทางของลมที่พด
ั ในมหาสมุทร
แปซิฟิกที่อยูใ่ นเขตร้อนพัดกลับทิศจากเดิม โดยพัดจากทิศ
ตะวันตกไปยังทิศตะวันออก ลมสิ นค้าที่เกิดขึ้นประจาปี ก็จะพัด
อ่อนลงหรื อกลับทิศทาง การเปลี่ยนแปลงความกดอากาศดังกล่าว
เรี ยกว่า Southern Oscillation
37
Slide 38
38
Slide 39
39
Slide 40
40
Slide 41
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ปกติลมสิ นค้าจะพัดพาเอาไอน้ าหรื อความชุ่มชื้นปริ มาณ
มหาศาลเคลื่อนที่ไปด้วยตามแนวเส้นศูนย์สูตรทั้งสองด้านพร้อม
กับการเคลื่อนตัวของกระแสน้ า (Equatorial current)
เมื่อลมสิ นค้าพัดอ่อนลง Equatorial current ก็จะหยุด
เคลื่อนตัว กระแสน้ าอุ่นที่สะสมอยูท่ างตะวันตกของมหาสมุทร
แปซิฟิกก็เคลื่อนตัวกลับมาทางตะวันออกตามเส้นศูนย์สูตรไปยัง
อเมริ กากลางและอเมริ กาใต้
41
Slide 42
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
การเคลื่อนตัวของกระแสน้ าอุ่นไปทางตะวันออกมักจะมาถึง
บริ เวณใกล้กบั ชายฝั่งของอเมริ กาใต้ในช่วงวันคริ สต์มาส จึงให้
ชื่อกระแสน้ าดังกล่าวว่า El Nino เป็ นภาษาสเปนแปลว่า
พระบุตร ซึ่งหมายถึงพระเยซู
ปรากฏการณ์ Southern Oscillation และ El Nino
มักเกิดควบคู่กนั ดังนั้นจึงนิยมเรี ยกว่า ENSO ผลกระทบที่
เกิดขึ้นไม่เฉพาะในมหาสมุทรแปซิฟิกเท่านั้นแต่มีผลกระทบไป
ยังมหาสมุทรต่างๆทัว่ โลก ที่อยูใ่ นเขตที่ลมสิ นค้าพัดผ่าน
42
Slide 43
43
Slide 44
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ตามปกติกระแสน้ าเย็นจะนาธาตุอาหารขึ้นมาบนผิวน้ าโดยมา
จากทางเหนือและทางตะวันตกของทวีปอเมริ กาใต้ เมื่อเกิด
ปรากฏการณ์ ENSO กระแสน้ าอุ่นที่ไหลกลับมาก็จะมาพบ
กับกระแสน้ าเย็นดังกล่าวทาให้เกิดผลผลิตทางชีวภาพสู งขึ้นมาก
ส่ งผลให้ปริ มาณสัตว์น้ าในบริ เวณดังกล่าวชุกชุมบริ เวณนอก
ชายฝั่งของประเทศเปรู และชิลี
44
Slide 45
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Wind-Induce Vertical Circulation
45
Slide 46
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Upwelling
เป็ นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อมีลมพัดขนานกับชายฝั่งโดยฝั่งอยู่
ทางซ้ายมือของทิศทางลม ผลจาก Coriolis effect จะทา
ให้มวลน้ าเคลื่อนตัวออกจากฝั่งในแนวตั้งฉากกับทิศทางของลม
ทาให้น้ าในที่ลึกเคลื่อนขึ้นมาแทนน้ าที่ถูกพัดพาออกไป การ
เคลื่อนตัวนี้จะเป็ นไปอย่างช้าๆ น้ าจากที่ลึกจะมีธาตุอาหารอุดม
สมบูรณ์ เมื่อเคลื่อนที่ข้ ึนมาทาให้บริ เวณดังกล่าวมีผลผลิตทาง
ชีวภาพสูง
46
Slide 47
47
Slide 48
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Downwelling
เป็ นการจมตัวลงของมวลน้ าลงสู่ ดา้ นล่าง ซึ่ งจะเกิดขึ้นเมื่อมีลม
พัดผ่านผิวหน้าน้ าบริ เวณชายฝั่ง โดยมีทิศขนานกับฝั่งและชายฝั่ง
อยูท่ างขวามือ ผลจาก Coriolis effect จะทาให้มีการพัดพา
มวลน้ าไปในแนวตั้งฉากกับทิศทางลมเข้าสู่ฝั่ง แล้วจมตัวลง การ
เคลื่อนตัวดังกล่าวไม่มีผลใดๆต่อผลผลิตทางชีวภาพในทะเล
48
Slide 49
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Thermohaline Circulation
49
Slide 50
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ถัดจากชั้น pycnocline ลงไปก็ยงั มีการเคลื่อนตัวของมวล
น้ าทั้งในแนวระนาบและแนวดิ่ง การเคลื่อนตัวนี้จะเป็ นไปอย่าง
ช้าๆซึ่งเป็ นผลมาจากความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของ
มวลน้ า
เนื่ องจากความหนาแน่นเป็ นปั จจัยสาคัญต่อการเปลี่ยนแปลง
อุณหภูมิและความเค็มของน้ าทะเล การเคลื่อนตัวของมวลน้ าอัน
เนื่องมาจากความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นจะเรี ยกว่า
thermohaline circulation (thermo = heat ;
halos = salt)
50
Slide 51
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Water Mass
น้ าในมหาสมุทรนั้นจะมีการแบ่งชั้นแยกออกจากกันตามความหนาแน่น
มวลน้ าแต่ละส่ วนนี้จะมีอุณหภูมิและความเค็มเฉพาะของมันเองในแต่ละ
ชั้น ซึ่งจะสามารถจาแนกได้อย่างชัดเจนในเขตร้อนและเขตอบอุน่
เนื่องจากอุณหภูมิที่ผวิ หน้าน้ าและส่ วนที่ลึกลงไปมากๆจะมีความแตกต่าง
กันสูง
เนื่องจากมวลน้ ามีคุณสมบัติเฉพาะตัวของมันเอง ดังนั้นจึงไม่เกิดการผสม
กับมวลน้ าอื่นๆได้ง่ายนักเมื่อมาเจอกัน ส่ วนใหญ่จะอยูแ่ ยกชั้นกันโดยอาจ
จมตัวลงหรื ออยูเ่ หนือมวลน้ าที่มาพบกัน ในการจาแนกชนิดของมวลน้ า
นักสมุทรศาสตร์จะจาแนกตามตาแหน่งที่มนั อยู่ โดยในเขตร้อนและเขต
อบอุ่นจะสามารถจาแนกมวลน้ าได้ดงั นี้
51
Slide 52
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Surface water ตั้งแต่ผวิ หน้าน้ าจนถึงความลึก 200 เมตร
Central water จนถึงส่ วนล่างสุ ดของชั้น thermocline
(ต่างกันไปตามละติจูด)
Intermediate water ถึงความลึกประมาณ 1,500 เมตร
Deep water ชั้นน้ าที่ต่าลงไปจาก intermediate water แต่
ยังไม่ติดต่อกับพื้นทะเล อาจถึงระดับความลึกประมาณ 4,000 เมตร
Bottom water ชั้นน้ าที่ติดต่อกับพื้นทะเล
52
Slide 53
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
The Temperature-Salinity Diagram
เป็ นวิธีการหนึ่งที่นิยมใช้ในการแยกชั้นน้ า เป็ นการสร้างกราฟ
แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความเค็มของมวลน้ า
ในแต่ละชั้น
่ บั ตาแหน่งและ
รู ปร่ างของเส้นดังกล่าวในบริ เวณใดๆจะขึ้นอยูก
คุณสมบัติของมวลน้ า
53
Slide 54
54
Slide 55
55
Slide 56
56
Slide 57
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Formation and Downwelling of Deep water mass
Antarctic Bottom Water จัดเป็ นมวลน้ าที่แตกต่างไป
จาก deep water mass อื่นๆ จัดเป็ นมวลน้ าที่มีความ
หนาแน่นมากที่สุดของโลก มวลน้ าดังกล่าวส่ วนใหญ่มาจากใกล้
ชายฝั่งของทวีปแอนตาร์คติก และมีการเคลื่อนตัวขึ้นไปทาง
เหนือตามพื้นของมหาสมุทร
57
Slide 58
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
มวลน้ านี้เกิดขึ้นในช่วงฤดูหนาวบริ เวณทะเล Weddell น้ า
ทะเลที่แข็งตัวจะมีเกลืออยูป่ ระมาณ 15 เปอร์ เซ็นต์เท่านั้นทาให้
น้ าทะเลที่อยูร่ อบๆน้ าแข็งมีความเค็มจัด (brine) โดยประมาณ
ว่าน้ าทะเลที่เค็มจัดนี้จะเกิดขึ้น 20-50 ล้านลูกบาศก์เมตรทุกๆ
วินาที น้ าทะเลดังกล่าวจะจมตัวลงสู่พ้นื ท้องทะเล
58
Slide 59
59
Slide 60
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
เมื่อมวลน้ าจมตัวลงที่พ้นื ท้องทะเลบริ เวณไหล่ทวีปแอนตาร์คติก
ก็จะเคลื่อนตัวไปทางเหนือด้วยความเร็ วที่ชา้ กว่าการเคลื่อนตัว
ของน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ าหลายเท่า โดยจะเคลื่อนตัวเข้าไปทั้งใน
มหาสมุทรแปซิฟิกและแอตแลนติค มีการคานวณว่า
Antarctic Bottom Water นี้จะใช้เวลาประมาณ 1,000
ปี จึงจะเคลื่อนตัวถึงเส้นศูนย์สูตร
60
Slide 61
61
Slide 62
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
deep water mass ยังสามารถเกิดในบริ เวณที่มีความเค็มสูงๆอัน
เนื่องมาจากอัตราการระเหยของน้ าทะเลมากกว่าปริ มาณน้ าท่า
(precipitaion) และน้ าในแม่น้ าที่ไหลลงไป
ตัวอย่างเช่นในทะเลเมดิเตอร์เรเนียน ซึ่งมีอตั ราการระเหยของน้ าทะเล
มากกว่าน้ าจืดที่ไหลเข้าสู่ทะเล ในฤดูร้อนและฤดูหนาวน้ าในผิวหน้าน้ า
ในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนจะมีความเค็มถึง 38 ppt ก็จะจมตัวลงและ
เคลื่อนที่ผา่ นช่องแคบยิบรอลต้าออกไปยังมหาสมุทรแอตแลนติคในรู ป
ของมวลน้ าที่มีชื่อว่า Merditerranean Deep Water
62
Slide 63
63
Slide 64
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
มวลน้ าดังกล่าวนี้จะอยูใ่ ต้ central water mass ของ
มหาสมุทรแอตแลนติค และบางส่ วนซึ่งน้อยมากสามารถเคลือ่ น
ตัวไปทางใต้เข้าสู่แอ่งมหาสมุทรแอนตาร์คติดด้วย
64
Slide 65
65
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
กระแสนำ้ ในมหำสมุทร
(Ocean Circulation)
1
Slide 2
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
The Forces that Drive Currents
primary force เป็ นแรงที่ทาให้น้ าเคลื่อนตัว ได้แก่
ความเครี ยดของลมที่พดั ผ่านบริ เวณผิวหน้าน้ า, การขยายตัวและ
การหดตัวของมวลน้ าอันเนื่องมาจากอุณหภูม,ิ ความแตกต่าง
ระหว่างความหนาแน่นระหว่างชั้นน้ า
secondary force ซึ่ งจะเป็ นตัวกาหนดทิศทางการ
เคลื่อนที่ของกระแสน้ า ได้แก่ Coriolis effect, แรงโน้ม
ถ่วงของโลก, แรงเสี ยดทาน และรู ปร่ างของแอ่งมหาสมุทร
2
Slide 3
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
กำรเคลือ่ นตัวของมวลนำ้ ในมหำสมุทร
กระแสน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ า (surface current) เป็ นการ
เคลื่อนที่ของน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ าในแนวราบ เกิดจากการ
ขยายตัวของน้ าอันเนื่องมาจากอุณหภูมิ และความเสี ยดทานอัน
เนื่องมาจากลม (wind friction) ส่ วนใหญ่จะอยูเ่ หนือ
pycnocline
่ ดั จากชั้น
Thermohaline circulation อยูถ
pycnocline ลงไป แรงที่ก่อให้เกิดการไหลเวียนคือแรงโน้ม
ถ่วงของโลกที่มีต่อมวลน้ าข้างเคียงซึ่งมีความหนาแน่นที่
แตกต่างกัน และยังมีความสัมพันธ์กบั อุณหภูมิและความเค็ม
3
Slide 4
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Surface current
กระแสน้ าผิวหน้าน้ าในมหาสมุทรจะมีลกั ษณะเป็ นวงเรี ยกว่า
Gyre
Primary force ที่สาคัญคือ wind friction ของ
แรงลมประจาถิ่นที่พดั ผ่านผิวหน้าน้ า
Secondary force คือ Coriolis effect, Ekman
transport และ gravity force
4
Slide 5
5
Slide 6
6
Slide 7
7
Slide 8
8
Slide 9
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Ekman transport
9
Slide 10
10
Slide 11
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
มีการศึกษาพบว่าการเคลื่อนตัวของน้ าบริ เวณผิวหน้าที่เกิดจาก
การกระทาของลม จะทาให้น้ าชั้นบนสุ ด (topmost layer)
ของน้ าในมหาสมุทรในซีกโลกเหนือมีการเคลื่อนตัวมีทิศทางไป
ทางขวาของทิศทางลมเป็ นมุมประมาณ 45 องศา ส่ วนน้ าในชั้นที่
ถัดลงมาก็จะมีการเคลื่อนตัวไปทางขวาของน้ าชั้นบนและจะเป็ น
เช่นนี้ไปเรื่ อยๆจนถึงความลึกประมาณ 100 เมตรหรื อ 330 ฟุตที่
บริ เวณ mid latitude
11
Slide 12
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
เมื่อมองโดยรวมจะเห็นได้วา่ ชั้นน้ าในแต่ละชั้นจะสไลด์ตวั ไป
ทางด้านข้างของชั้นน้ าที่อยูเ่ หนือขึ้นไปคล้ายกับการคลี่ไพ่ โดย
ไพ่แต่ละใบจะทามุมไปทางด้านขวามือของไพ่ใบบน ลักษณะ
ของการเคลื่อนตัวดังกล่าวถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาว
สวีเดนซึ่งให้ชื่อการเคลื่อนที่แบบนี้วา่ Ekman spiral
12
Slide 13
ในธรรมชาติ Ekman transport ของน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ าใน gyre จะ
มีทิศทางการเคลื่อนตัวของน้ าทามุมน้อยกว่า 90 องศากับทิศทางลมโดยส่ วน
ใหญ่จะเคลื่อนตัวทามุมประมาณ 45 องศา การเบี่ยงเบนที่ผดิ ไปจากทฤษฎีน้ ี
ผลของแรงอื่นๆที่เข้าเกี่ยวข้องคือ coriolis effect, gravity force
13
Slide 14
การเคลื่อนตัวของน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ ามีลกั ษณะเป็ นวง โดยจะ
เกิดเนิน (hill) บริ เวณจุดศูนย์กลางค่อนไปทางทิศตะวันตก
โดยมีความสูงมากกว่าขอบด้านนอกของ gyre ประมาณ 2
เมตร
14
Slide 15
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
เมื่อพิจารณาถึงมวลน้ าที่อยูใ่ น gyre จะพบว่ามันจะเคลื่อนตัว
โดยรักษาสมดุลระหว่าง Coriolis effect กับแรงโน้มถ่วง
ของโลกอยูต่ ลอดเวลาจึงทาให้มีวนอยูร่ อบเนินโดยไม่เกิดการ
เบี่ยงเบนเข้าหาจุดศูนย์กลาง
15
Slide 16
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Geostrophic Gyres
การที่น้ าบริ เวณผิวหน้าน้ าในมหาสมุทรเคลื่อนที่เป็ นวง (gyre) โดยมี
สมดุลระหว่าง Coriolis effect และแรงโน้มถ่วงของโลกจะ
เรี ยกว่า geostrophic gyre (geos=Earth,
strophe=turning)
กระแสน้ าที่เคลื่อนตัวใน gyre เรี ยกว่า geostrophic current
ซึ่ง geostrophic gyre นี้ต่างก็อยูอ่ ย่างเป็ นอิสระต่อกันในแต่ละซีก
โลก โดยมีปัจจัยที่เกี่ยวข้องคือรู ปแบบหรื อทิศทางการพัดของลม และ
การวางตัวของพื้นทวีป
16
Slide 17
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Geostrophic gyre มีท้งั หมด 5 จุดคือ
North Atlantic gyre
South Atlantic gyre
North Pacific Gyre
South Pacific gyre
The Indian Ocean gyre
ลักษณะการเคลื่อนตัวของทั้ง 5 วงจะเป็ นแบบปิ ด
17
Slide 18
18
Slide 19
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
West Wind Drift หรื อ Antarctic circumpolar
current ไม่ถือว่าเป็ น geostrophic gyre เนื่องจากมัน
ไม่มีการเคลื่อนตัวรอบแอ่งมหาสมุทร แต่จะเคลื่อนตัวไปรอบๆ
ทวีปแอนตาร์คติกาทางทิศตะวันออกโดย westerly wind
โดยไม่มีส่วนของทวีปมาต้านการเคลื่อนตัวของมวลน้ าแต่อย่าง
ใด
19
Slide 20
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Currents within Gyres
1. Western Boundary Currents ไหลเร็ วที่สุดและมี
ความลึกของมวลน้ ามากที่สุด
พบบริ เวณขอบทางด้านทิศตะวันตกของแอ่งมหาสมุทร หรื อ
นอกชายฝั่งทางตะวันออกของทวีป
20
Slide 21
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ได้แก่กระแสน้ าอุ่น Gulf stream (North Atlantic
Gyre), the Japan or Kuroshio current （黒
潮） (North Pacific gyre), the Brazil
Current (South Atlantic Gyre), the East
Australian current (South Pacific gyre) และ
the Agulhas Current (the Indian Ocean
gyre)
21
Slide 22
22
Slide 23
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
หน่วยในการศึกษาปริ มาตรของน้ าที่เคลื่อนตัวไปในกระแสน้ า
จะมีหน่วยเฉพาะคือ Sverdrup (sv) ซึ่งตั้งขึ้นเพื่อเป็ น
เกียรติแก่นกั สมุทรศาสตร์ที่ชื่อ Harald Sverdrup
1 sv จะมีค่าเท่ากับ 1ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวินาที
23
Slide 24
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
กระแสน้ าอุ่น Gulf stream มีความเร็ วในการเคลื่อนตัวมาก
ที่สุดคืออย่างน้อย 55 sv (มากกว่าในแม่น้ า อเมซอนซึ่ งเป็ น
แม่น้ าที่ใหญ่ที่สุดในโลก 300 เท่า) และมีผลถึงระดับความลึกที่
1,000 เมตรหรื อมากกว่า
เนื่ องจากมันเคลื่อนตัวด้วยความเร็ วสู งมวลน้ าจึงไม่มีโอกาส
ปรับตัวให้เข้ากับสภาพของภูมิอากาศของท้องถิ่นในบริ เวณที่มนั
ไหลไป จึงจัดเป็ นตัวการสาคัญที่มีส่วนในการเคลื่อนย้าย
พลังงานความร้อนจากเขตร้อนสู่ข้วั โลก
24
Slide 25
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
2. Eastern Boundary Currents กระแสน้ าประเภทนี้จะ
ไหลอยูท่ างตะวันออกของขอบมหาสมุทร หรื อทางชายฝั่งด้าน
ตะวันตกของทวีปประกอบไปด้วย
ได้แก่ the Canary Current (North Atlantic
Gyre), the Bangular Current (South
Atlantic Gyre), the California Current
(North Pacific Gyre), the West Australian
Current ( the Indian Ocean Gyre) และ Peru
or Hamboldt Current (South Pacific Gyre)
25
Slide 26
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
คุณสมบัติของกระแสน้ านี้จะตรงกันข้ามกับ western
boundary current ในเกือบทุกทาง โดยมันจะนาน้ าเย็นให้
เคลื่อนตัวไปยังเส้นศูนย์สูตร กระแสน้ าจะมีความกว้างมาก
บางครั้งอาจกว้างถึง 1,000 กิโลเมตรไม่สามารถจาแนกขอบเขต
ของมวลน้ าได้อย่างชัดเจน และมีอตั ราการเคลื่อนตัวต่า
ตัวอย่างได้แก่ กระแสน้ าเย็น Canary มีการเคลื่อนตัวเพียง 16
sv หรื อ 2 กิโลเมตรต่อชัว่ โมง
26
Slide 27
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Transverse Currents เป็ นกระแสน้ าข้ามมหาสมุทร
ในแนวตะวันออกไปตะวันตก และตะวันตกไปตะวันออก
เกิดจากแรงลมประจาถิ่นโดยลักษณะและทิศทางการเคลื่อน
ตัวจะมีความสัมพันธ์กบั western และ eastern
boundary
ตัวอย่างเช่น North and South Equatorial
Current ในมหาสมุทรแปซิฟิกและมหาสมุทรแอตแลนติค
ตามลาดับ เกิดจากลมสิ นค้า
27
Slide 28
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
กระแสน้ าดังกล่าวจะตื้นและกว้างเคลื่อนที่ไปทางตะวันตกโดยมี
อัตราการเคลื่อนตัวประมาณ 30 sv
28
Slide 29
29
Slide 30
30
Slide 31
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
นอกจากนี้ Equatorial
ที่เกิดขึ้นจะมีกระแสน้ าที่ไหล
ในทิศทางตรงกันข้ามอีกซึ่ งจะอยูบ่ ริ เวณเส้นศูนย์สูตร
ประกอบด้วย North and South Equatorial
Countercurrent
31
Slide 32
32
Slide 33
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ปรำกฏกำรณ์ El Nino
33
Slide 34
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ตามปกติลมที่พดั ในบริ เวณตอนกลางของมหาสมุทรแปซิ ฟิกซึ่ ง
อยูใ่ นเขตร้อนนั้น จะพัดจากทิศตะวันออกสู่ทิศตะวันตก
ลมสิ นค้าจะพัดจากบริ เวณที่มีความกดอากาศสู งซึ่ งก็คือทาง
ตะวันออกของมหาสมุทรแปซิฟิก (อเมริ กากลางและอเมริ กาใต้)
ไปสู่บริ เวณที่มีความกดอากาศต่ากว่าคือทางตะวันตกของ
มหาสมุทรแปซิฟิก (ทางเหนือของทวีปออสเตรเลีย)
34
Slide 35
35
Slide 36
36
Slide 37
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
แต่ในรอบ3-8 ปี จะเกิดความผิดปกติข้ ึนโดยที่ยงั ไม่ทราบเหตุผลที่
แน่ชดั ความกดอากาศจะก่อตัวในลักษณะกลับทิศกัน ความกด
อากาศสูงจะก่อตัวขึ้นที่บริ เวณตะวันตกของมหาสมุทรแปซิฟิก
ส่ วนความกดอากาศต่ากลับมาก่อตัวขึ้นที่ดา้ นตะวันออกของ
มหาสมุทรแปซิฟิก
จากความผิดปกติดงั กล่าว ทาให้ทิศทางของลมที่พด
ั ในมหาสมุทร
แปซิฟิกที่อยูใ่ นเขตร้อนพัดกลับทิศจากเดิม โดยพัดจากทิศ
ตะวันตกไปยังทิศตะวันออก ลมสิ นค้าที่เกิดขึ้นประจาปี ก็จะพัด
อ่อนลงหรื อกลับทิศทาง การเปลี่ยนแปลงความกดอากาศดังกล่าว
เรี ยกว่า Southern Oscillation
37
Slide 38
38
Slide 39
39
Slide 40
40
Slide 41
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ปกติลมสิ นค้าจะพัดพาเอาไอน้ าหรื อความชุ่มชื้นปริ มาณ
มหาศาลเคลื่อนที่ไปด้วยตามแนวเส้นศูนย์สูตรทั้งสองด้านพร้อม
กับการเคลื่อนตัวของกระแสน้ า (Equatorial current)
เมื่อลมสิ นค้าพัดอ่อนลง Equatorial current ก็จะหยุด
เคลื่อนตัว กระแสน้ าอุ่นที่สะสมอยูท่ างตะวันตกของมหาสมุทร
แปซิฟิกก็เคลื่อนตัวกลับมาทางตะวันออกตามเส้นศูนย์สูตรไปยัง
อเมริ กากลางและอเมริ กาใต้
41
Slide 42
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
การเคลื่อนตัวของกระแสน้ าอุ่นไปทางตะวันออกมักจะมาถึง
บริ เวณใกล้กบั ชายฝั่งของอเมริ กาใต้ในช่วงวันคริ สต์มาส จึงให้
ชื่อกระแสน้ าดังกล่าวว่า El Nino เป็ นภาษาสเปนแปลว่า
พระบุตร ซึ่งหมายถึงพระเยซู
ปรากฏการณ์ Southern Oscillation และ El Nino
มักเกิดควบคู่กนั ดังนั้นจึงนิยมเรี ยกว่า ENSO ผลกระทบที่
เกิดขึ้นไม่เฉพาะในมหาสมุทรแปซิฟิกเท่านั้นแต่มีผลกระทบไป
ยังมหาสมุทรต่างๆทัว่ โลก ที่อยูใ่ นเขตที่ลมสิ นค้าพัดผ่าน
42
Slide 43
43
Slide 44
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ตามปกติกระแสน้ าเย็นจะนาธาตุอาหารขึ้นมาบนผิวน้ าโดยมา
จากทางเหนือและทางตะวันตกของทวีปอเมริ กาใต้ เมื่อเกิด
ปรากฏการณ์ ENSO กระแสน้ าอุ่นที่ไหลกลับมาก็จะมาพบ
กับกระแสน้ าเย็นดังกล่าวทาให้เกิดผลผลิตทางชีวภาพสู งขึ้นมาก
ส่ งผลให้ปริ มาณสัตว์น้ าในบริ เวณดังกล่าวชุกชุมบริ เวณนอก
ชายฝั่งของประเทศเปรู และชิลี
44
Slide 45
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Wind-Induce Vertical Circulation
45
Slide 46
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Upwelling
เป็ นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อมีลมพัดขนานกับชายฝั่งโดยฝั่งอยู่
ทางซ้ายมือของทิศทางลม ผลจาก Coriolis effect จะทา
ให้มวลน้ าเคลื่อนตัวออกจากฝั่งในแนวตั้งฉากกับทิศทางของลม
ทาให้น้ าในที่ลึกเคลื่อนขึ้นมาแทนน้ าที่ถูกพัดพาออกไป การ
เคลื่อนตัวนี้จะเป็ นไปอย่างช้าๆ น้ าจากที่ลึกจะมีธาตุอาหารอุดม
สมบูรณ์ เมื่อเคลื่อนที่ข้ ึนมาทาให้บริ เวณดังกล่าวมีผลผลิตทาง
ชีวภาพสูง
46
Slide 47
47
Slide 48
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Downwelling
เป็ นการจมตัวลงของมวลน้ าลงสู่ ดา้ นล่าง ซึ่ งจะเกิดขึ้นเมื่อมีลม
พัดผ่านผิวหน้าน้ าบริ เวณชายฝั่ง โดยมีทิศขนานกับฝั่งและชายฝั่ง
อยูท่ างขวามือ ผลจาก Coriolis effect จะทาให้มีการพัดพา
มวลน้ าไปในแนวตั้งฉากกับทิศทางลมเข้าสู่ฝั่ง แล้วจมตัวลง การ
เคลื่อนตัวดังกล่าวไม่มีผลใดๆต่อผลผลิตทางชีวภาพในทะเล
48
Slide 49
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Thermohaline Circulation
49
Slide 50
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
ถัดจากชั้น pycnocline ลงไปก็ยงั มีการเคลื่อนตัวของมวล
น้ าทั้งในแนวระนาบและแนวดิ่ง การเคลื่อนตัวนี้จะเป็ นไปอย่าง
ช้าๆซึ่งเป็ นผลมาจากความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของ
มวลน้ า
เนื่ องจากความหนาแน่นเป็ นปั จจัยสาคัญต่อการเปลี่ยนแปลง
อุณหภูมิและความเค็มของน้ าทะเล การเคลื่อนตัวของมวลน้ าอัน
เนื่องมาจากความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นจะเรี ยกว่า
thermohaline circulation (thermo = heat ;
halos = salt)
50
Slide 51
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Water Mass
น้ าในมหาสมุทรนั้นจะมีการแบ่งชั้นแยกออกจากกันตามความหนาแน่น
มวลน้ าแต่ละส่ วนนี้จะมีอุณหภูมิและความเค็มเฉพาะของมันเองในแต่ละ
ชั้น ซึ่งจะสามารถจาแนกได้อย่างชัดเจนในเขตร้อนและเขตอบอุน่
เนื่องจากอุณหภูมิที่ผวิ หน้าน้ าและส่ วนที่ลึกลงไปมากๆจะมีความแตกต่าง
กันสูง
เนื่องจากมวลน้ ามีคุณสมบัติเฉพาะตัวของมันเอง ดังนั้นจึงไม่เกิดการผสม
กับมวลน้ าอื่นๆได้ง่ายนักเมื่อมาเจอกัน ส่ วนใหญ่จะอยูแ่ ยกชั้นกันโดยอาจ
จมตัวลงหรื ออยูเ่ หนือมวลน้ าที่มาพบกัน ในการจาแนกชนิดของมวลน้ า
นักสมุทรศาสตร์จะจาแนกตามตาแหน่งที่มนั อยู่ โดยในเขตร้อนและเขต
อบอุ่นจะสามารถจาแนกมวลน้ าได้ดงั นี้
51
Slide 52
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Surface water ตั้งแต่ผวิ หน้าน้ าจนถึงความลึก 200 เมตร
Central water จนถึงส่ วนล่างสุ ดของชั้น thermocline
(ต่างกันไปตามละติจูด)
Intermediate water ถึงความลึกประมาณ 1,500 เมตร
Deep water ชั้นน้ าที่ต่าลงไปจาก intermediate water แต่
ยังไม่ติดต่อกับพื้นทะเล อาจถึงระดับความลึกประมาณ 4,000 เมตร
Bottom water ชั้นน้ าที่ติดต่อกับพื้นทะเล
52
Slide 53
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
The Temperature-Salinity Diagram
เป็ นวิธีการหนึ่งที่นิยมใช้ในการแยกชั้นน้ า เป็ นการสร้างกราฟ
แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความเค็มของมวลน้ า
ในแต่ละชั้น
่ บั ตาแหน่งและ
รู ปร่ างของเส้นดังกล่าวในบริ เวณใดๆจะขึ้นอยูก
คุณสมบัติของมวลน้ า
53
Slide 54
54
Slide 55
55
Slide 56
56
Slide 57
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
Formation and Downwelling of Deep water mass
Antarctic Bottom Water จัดเป็ นมวลน้ าที่แตกต่างไป
จาก deep water mass อื่นๆ จัดเป็ นมวลน้ าที่มีความ
หนาแน่นมากที่สุดของโลก มวลน้ าดังกล่าวส่ วนใหญ่มาจากใกล้
ชายฝั่งของทวีปแอนตาร์คติก และมีการเคลื่อนตัวขึ้นไปทาง
เหนือตามพื้นของมหาสมุทร
57
Slide 58
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
มวลน้ านี้เกิดขึ้นในช่วงฤดูหนาวบริ เวณทะเล Weddell น้ า
ทะเลที่แข็งตัวจะมีเกลืออยูป่ ระมาณ 15 เปอร์ เซ็นต์เท่านั้นทาให้
น้ าทะเลที่อยูร่ อบๆน้ าแข็งมีความเค็มจัด (brine) โดยประมาณ
ว่าน้ าทะเลที่เค็มจัดนี้จะเกิดขึ้น 20-50 ล้านลูกบาศก์เมตรทุกๆ
วินาที น้ าทะเลดังกล่าวจะจมตัวลงสู่พ้นื ท้องทะเล
58
Slide 59
59
Slide 60
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
เมื่อมวลน้ าจมตัวลงที่พ้นื ท้องทะเลบริ เวณไหล่ทวีปแอนตาร์คติก
ก็จะเคลื่อนตัวไปทางเหนือด้วยความเร็ วที่ชา้ กว่าการเคลื่อนตัว
ของน้ าบริ เวณผิวหน้าน้ าหลายเท่า โดยจะเคลื่อนตัวเข้าไปทั้งใน
มหาสมุทรแปซิฟิกและแอตแลนติค มีการคานวณว่า
Antarctic Bottom Water นี้จะใช้เวลาประมาณ 1,000
ปี จึงจะเคลื่อนตัวถึงเส้นศูนย์สูตร
60
Slide 61
61
Slide 62
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
deep water mass ยังสามารถเกิดในบริ เวณที่มีความเค็มสูงๆอัน
เนื่องมาจากอัตราการระเหยของน้ าทะเลมากกว่าปริ มาณน้ าท่า
(precipitaion) และน้ าในแม่น้ าที่ไหลลงไป
ตัวอย่างเช่นในทะเลเมดิเตอร์เรเนียน ซึ่งมีอตั ราการระเหยของน้ าทะเล
มากกว่าน้ าจืดที่ไหลเข้าสู่ทะเล ในฤดูร้อนและฤดูหนาวน้ าในผิวหน้าน้ า
ในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนจะมีความเค็มถึง 38 ppt ก็จะจมตัวลงและ
เคลื่อนที่ผา่ นช่องแคบยิบรอลต้าออกไปยังมหาสมุทรแอตแลนติคในรู ป
ของมวลน้ าที่มีชื่อว่า Merditerranean Deep Water
62
Slide 63
63
Slide 64
วิทยาศาสตร์ทางน้ าเบื้องต้น (Introduction to Aquatic Science)
ดร.มณฑล แก่นมณี คณะเทคโนโลยีการเกษตร | KMITL
มวลน้ าดังกล่าวนี้จะอยูใ่ ต้ central water mass ของ
มหาสมุทรแอตแลนติค และบางส่ วนซึ่งน้อยมากสามารถเคลือ่ น
ตัวไปทางใต้เข้าสู่แอ่งมหาสมุทรแอนตาร์คติดด้วย
64
Slide 65
65