คลื่นเดี่ยวใต้น้ำบริเวณทะเลชายฝั่ง: การทบทวนงานวิจัย
Internal Solitary Waves in Coastal Seas: a Review
Keywords:
คลื่นเดี่ยวใต้น้ำ , พิคโนคลายน์ , สมการ, Korteweg-de Vries , เขตลู่เข้า , ความไม่เสถียรของเชียร์, internal solitary waves, pycnocline, Korteweg-de Vries equation, convergence zone, shear instabilityAbstract
วัตถุประสงค์ของบทความนี้เพื่อทบทวนผลการศึกษาที่ผ่านมาที่เกี่ยวข้องกับคลื่นเดี่ยวใต้น้ำบริเวณทะเลชายฝั่ง โดยได้ทำการอภิปรายพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของคลื่นเดี่ยวใต้น้ำบริเวณทะเลชายฝั่งจากการศึกษาโดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ การตรวจวัดภาคสนาม การทดลองในห้องปฏิบัติการ และการใช้เทคนิคการรับรู้ระยะไกล ผลการทบทวนสรุปว่าสมการ Korteweg-de Vries (KdV) สามารถอธิบายพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของคลื่นเดี่ยวใต้น้ำภายในชั้นพิคโนคลายน์บริเวณทะเลชายฝั่งได้สอดคล้องกับผลการตรวจวัดและการทดลองที่ผ่านมา อย่างไรก็ตามในกรณีที่ชั้นพิคโนคลายน์อยู่กึ่งกลางคอลัมน์น้ำหรือคลื่นเดี่ยวใต้น้ำที่มีแอมปลิจูดขนาดใหญ่ พจน์ความไม่เชิงเส้นระดับที่สูงขึ้นจึงถูกเพิ่มเข้าไปในสมการ KdV เพื่อให้สามารถอธิบายพฤติกรรมของคลื่นได้อย่างเหมาะสม นอกจากนั้นยังได้ทำการอธิบายผลกระทบของการเคลื่อนที่และการสลายตัวของคลื่นเดี่ยวใต้น้ำต่อสิ่งแวดล้อมชายฝั่งด้วย การเคลื่อนที่ ของเขตลู่เข้าเหนือกลุ่มคลื่นเดี่ยวใต้น้ำทำให้เกิดการขนส่งตัวอ่อนของสัตว์ทะเลไม่มีกระดูกสันหลัง ปลาบางชนิด หรือแม้แต่คราบน้ำมัน บริเวณใกล้ผิวน้ำเข้าสู่ชายฝั่ง การผสมผสานในแนวดิ่งที่เกิดจากความไม่เสถียรของเชียร์สนับสนุนการสูบสารอาหาร ขณะที่กระแสน้ำแนวราบใกล้พื้นท้องน้ำที่ถูกเหนี่ยวนำโดยคลื่นเดี่ยวใต้น้ำอาจจะเป็นสาเหตุให้เกิดการฟุ้งกระจายของตะกอนบริเวณพื้นท้องน้ำ The purpose of this article is to review the results of previous studies related to internal solitary waves in the coastal seas. Investigations of behavior of propagating internal solitary waves over coastal seas by mathematical models, field observations, laboratory experiments and remote sensing techniques are discussed. The review leads to the conclusion that the behavior of propagating internal solitary waves within the pycnocline in the coastal seas can be described by Korteweg-de Vries (KdV) equation agreeing well with previous observations and experimental results. However, for the mid-column pycnocline or the large amplitude solitary wave cases, higher order nonlinearity term should be taken into classical KdV equation for suitable description of the wave behavior. Moreover, impacts of propagation and dissipation of internal solitary waves on coastal environment are also described. The onshore transport of larval invertebrates, fish, or even oil spill near sea surface is due to moving convergence zone over internal solitary wave packet. Vertical mixing generated by shear instability enhances nutrient pumping while horizontal current near bottom induced by the solitary wave may cause resuspension of bottom sediments.References
ชาลี ครองศักดิ์ศิริ, ปราโมทย์ โศจิศุภร, สมเกียรติ ขอเกียรติวงศ์ และ Richter, C. (2552). คลื่นเดี่ยวใต้น้ำบริเวณชายฝั่งตะวันตกของหมู่เกาะสิมิลัน. วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา, 14(1), 88-98.
Apel, J.R. (1995). Linear and nonlinear internal waves in coastal and marginal seas. In Ikeda, M., & Dobson, F (ed). Florida: CRC Press.
Apel, J.R. (2003). A new analytical model for internal solitons in the ocean. Journal of Physical Oceanography, 33, 2247-2269.
Apel, J.R., Holbrook, J.R., Tsai, J., & Lui, A.K. (1985). The Sulu Sea internal soliton experiment. Journal of Physical Oceanography, 15, 1625-1651.
Apel, J.R., Proni, J.R., Byrne, H.M., & Sellers, R.L. (1975). Near-simultaneous observations of intermittent internal waves from ship and spacecraft. Geophysical Research Letter, 2(4), 128-131.
Benjanin, T.B. (1966). Internal waves of finite amplitude and permanent form. Journal of Fluid Mechanics, 25, 241-270.
Benjanin, T.B. (1967). Internal waves of permanent form of great depth. Journal of Fluid Mechanics, 29, 559-592.
Bogucki, D., Dickey, T., & Redekopp, L.G. (1997). Sediment resuspension and mixing by resonantly generated internal solitary waves. Journal of Physical Oceanography, 27, 1181-1196.
Bogucki, D., & Garrett, C. (1993). A simple model for shear-induced decay of an internal solitary wave. Journal of Physical Oceanography, 23, 1767-1776.
Bole, J.B., Ebbesmeyer, C.C., & Romea, R.D. (1994). Soliton current in the South China Sea: Measurement and theoretical modeling. In Offshore Technology Conference (pp 367-377).
