การยกตัวของน้ำชายฝั่งและพลวัตของไหล่ทวีป

ตามแนวชายฝั่งบางแห่งที่ลมพัดแรง น้ำผิวดินจะถูกพัดพาออกไปนอกชายฝั่ง และถูกแทนที่ด้วยน้ำเย็นที่อุดมด้วยสารอาหารจากเบื้องล่าง ซึ่งหล่อเลี้ยงระบบนิเวศทางทะเลและการประมงที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดบางแห่งของโลก

Definition

การยกตัวของน้ำชายฝั่ง (coastal upwelling) คือการที่น้ำเย็นลึกที่อุดมด้วยสารอาหารยกตัวขึ้นสู่ผิวน้ำใกล้ชายฝั่งโดยมีลมเป็นตัวขับเคลื่อน ส่วนพลวัตของไหล่ทวีป (shelf dynamics) คือการศึกษาการไหลเวียน การผสม และกระบวนการแลกเปลี่ยนที่ควบคุมการไหลเวียนเหนือไหล่ทวีป

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมพลวัตของเอคแมนที่ขับเคลื่อนด้วยลมซึ่งก่อให้เกิดการยกตัวของน้ำชายฝั่ง ระบบการยกตัวของน้ำบริเวณขอบตะวันออกที่สำคัญ การไหลเวียนและแนวปะทะของไหล่ทวีป ฤดูกาลและความแปรปรวนของการยกตัวของน้ำ และผลผลิตทางชีวภาพสูงและการประมงที่การยกตัวของน้ำสนับสนุน

Core questions

• ลมตามแนวชายฝั่งและผลกระทบจากแรงโคริออลิสขับเคลื่อนการยกตัวของน้ำชายฝั่งได้อย่างไร?
• ระบบการยกตัวของน้ำที่สำคัญเกิดขึ้นที่ไหนและเมื่อใด?
• อะไรเป็นตัวควบคุมการไหลเวียน แนวปะทะ และการแลกเปลี่ยนของไหล่ทวีป?
• เหตุใดการยกตัวของน้ำจึงทำให้ชายฝั่งบางแห่งมีผลผลิตสูงเป็นพิเศษ?

Key theories

การยกตัวของน้ำชายฝั่งที่ขับเคลื่อนด้วยเอคแมน

ลมตามแนวชายฝั่งขับเคลื่อนการขนส่งแบบเอคแมนออกนอกชายฝั่งในชั้นผิวน้ำ และการอนุรักษ์มวลจะดึงน้ำเย็นที่อุดมด้วยสารอาหารขึ้นมาแทนที่ใกล้ชายฝั่ง

การควบคุมผลผลิตของการยกตัวของน้ำจากล่างขึ้นบน

สารอาหารที่ได้รับจากการยกตัวของน้ำหล่อเลี้ยงการผลิตขั้นต้นที่เข้มข้นซึ่งแพร่กระจายไปตามห่วงโซ่อาหารสั้นๆ ซึ่งอธิบายได้ว่าเหตุใดระบบการยกตัวของน้ำบริเวณขอบตะวันออกจึงสามารถรองรับการประมงที่ใหญ่ที่สุดในโลกได้

Mechanisms

ลมที่พัดไปตามแนวชายฝั่งจะพัดพาน้ำผิวดินออกไปนอกชายฝั่งผ่านการขนส่งแบบเอคแมน (Ekman transport) เพื่อรักษามวล น้ำที่ลึกกว่าจะยกตัวขึ้นตามแนวชายฝั่ง นำน้ำเย็นที่อุดมด้วยสารอาหารเข้าสู่เขตที่มีแสงแดดส่องถึง สารอาหารเหล่านี้หล่อเลี้ยงการเบ่งบานของแพลงก์ตอนพืชที่สนับสนุนปลาจำนวนมาก ในขณะที่กระแสน้ำบนไหล่ทวีป แนวปะทะ และลักษณะภูมิประเทศจะจัดระเบียบการไหลเวียนและการแลกเปลี่ยนกับมหาสมุทรเปิดที่เกิดขึ้น

Clinical relevance

ระบบการยกตัวของน้ำ เช่น บริเวณนอกชายฝั่งเปรู แคลิฟอร์เนีย แอฟริกาตะวันตกเฉียงเหนือ และเบงเกลา ผลิตปลาจำนวนมากของโลก ดังนั้นความแปรปรวนของระบบเหล่านี้ที่เกิดจากเอลนีโญและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจึงมีผลกระทบทางเศรษฐกิจที่สำคัญ การยกตัวของน้ำยังสามารถนำน้ำที่มีออกซิเจนต่ำและเป็นกรดขึ้นมาบนไหล่ทวีป ซึ่งสร้างความเครียดให้กับระบบนิเวศ

History

ทฤษฎีการขนส่งที่ขับเคลื่อนด้วยลมของเอคแมน (Ekman's theory of wind-driven transport) (ค.ศ. 1905) และงานของสเวอร์ดรัป (Sverdrup) เกี่ยวกับกระแสน้ำแคลิฟอร์เนีย (California Current) ได้วางรากฐานสำหรับการทำความเข้าใจการยกตัวของน้ำชายฝั่ง โครงการต่อมาได้วัดปริมาณระบบการยกตัวของน้ำบริเวณขอบตะวันออกของโลก และผ่านงานวิจัยเช่นของบาคุน (Bakun) ได้ตรวจสอบว่าลมที่เปลี่ยนแปลงไปอาจทำให้การยกตัวของน้ำรุนแรงขึ้นภายใต้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้อย่างไร

Key figures

• Vagn Walfrid Ekman
• Harald Sverdrup
• Andrew Bakun

Seminal works

• talley2011
• mann2006

Frequently asked questions

เหตุใดลมที่พัดไปตามแนวชายฝั่งจึงทำให้น้ำเย็นยกตัวขึ้น?

ผลกระทบจากแรงโคริออลิสจะเบี่ยงเบนน้ำผิวดินที่ขับเคลื่อนด้วยลมออกจากชายฝั่ง ดังนั้นน้ำที่ลึกกว่าและเย็นกว่าจึงต้องยกตัวขึ้นมาแทนที่ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการยกตัวของน้ำชายฝั่ง

เอลนีโญส่งผลกระทบต่อการยกตัวของน้ำชายฝั่งอย่างไร?

ในช่วงเอลนีโญ ลมค้าจะอ่อนกำลังลงและชั้นเทอร์โมไคลน์จะลึกขึ้นนอกชายฝั่งแปซิฟิกตะวันออก ดังนั้นการยกตัวของน้ำจะนำน้ำที่อุ่นกว่าและมีสารอาหารน้อยกว่าขึ้นมา ซึ่งลดผลผลิตลงอย่างมากและเป็นอันตรายต่อการประมง เช่น ปลาแอนโชวี่เปรู