น้ำเป็นของไหลเช่นเดียวกับอากาศ การไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรจึงมีลักษณะคล้ายกับการไหลเวียนของกระแสลมในบรรยากาศ แต่การไหลเวียนของกระแสน้ำมีอุปสรรคขวางกั้น  เนื่องจากหนึ่งในสามของพื้นผิวโลกเป็นแผ่นดิน การไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทรจึงไม่ปรากฏรูปแบบที่ชัดเจนเหมือนดังกระแสลม  ข้อแตกต่างอีกประการหนึ่งคือน้ำทะเลในมหาสมุทรมีความเค็มไม่เท่ากัน น้ำทะเลที่เค็มมากกว่ามีความหนาแน่นสูงจะเคลื่อนไปแทนที่น้ำทะเลที่มีความหนาแน่นต่ำ  เราจึงแบ่งการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทรเป็น 2 ประเภทคือ กระแสน้ำบริเวณพื้นผิว (Surface currents) และกระแสน้ำลึก (Deep currents)

การไหลเวียนของกระแสน้ำพื้นผิวมหาสมุทร
          กระแสน้ำพื้นผิวมหาสมุทรเกิดขึ้นเนื่องจากแรงเสียดทานระหว่างอากาศกับผิวน้ำ อากาศเคลื่อนที่ด้วยการพาความร้อน (Convection cells) ซึ่งสะสมพลังงานมาจากแสงอาทิตย์  พลังงานจากอากาศถ่ายทอดลงสู่ผิวน้ำอีกทีหนึ่ง โดยกระแสลมพัดพาให้กระแสน้ำเคลื่อนที่ไปในทางเดียวกัน  ภาพที่ 1 แสดงให้เห็นว่า ลมสินค้าตะวันออกบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร (ลูกศรสีน้ำเงิน) มีอิทธิพลพัดพาให้น้ำในมหาสมุทรเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันตก (ลูกศรสีแดง) และลมตะวันตกในบริเวณใกล้ขั้วโลก (ลูกศรสีน้ำเงิน) มีอิทธิพลพัดพาให้น้ำในมหาสมุทรเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันออก (ลูกศรสีน้ำแดง) การไหลของน้ำในมหาสมุทรเคลื่อนที่เป็นรูปวงเวียน ในทิศทางตามเข็มนาฬิกาในซีกโลกเหนือ และในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกใต้

ภาพที่ 1 อิทธิพลของกระแสลมต่อกระแสน้ำในมหาสมุทร

      

        โลกมีสัณฐานเป็นทรงกลมทำให้น้ำในมหาสมุทรมีอุณหภูมิแตกต่างกัน พลังงานจากดวงอาทิตย์ตกกระทบบริเวณศูนย์สูตรมากกว่าขั้วโลก น้ำทะเลบริเวณเส้นศูนย์สูตรมีอุณหภูมิสูงจึงไหลไปทางขั้วโลก ในขณะที่น้ำทะเลบริเวณขั้วโลกมีอุณหภูมิต่ำกว่าไหลเข้ามาแทนที่ (ภาพที่ 2) เนื่องจากน้ำมีคุณสมบัติในการเก็บความร้อนได้ดีกว่าพื้นดินกล่าวคือ ใช้เวลาในการสะสมความร้อนและเย็นตัวลงนานกว่าพื้นดิน ดังนั้นกระแสน้ำพบพื้นผิวมหาสมุทรจึงนำพาพลังงานความร้อนไปด้วยเป็นระยะทางไกล ทำให้เกิดผลกระทบต่อภูมิอากาศและระบบนิเวศบนพื้นที่ชายฝั่งเป็นอย่างยิ่ง  กระแสน้ำอุ่นทำให้น้ำระเหยเป็นไอน้ำแล้วควบแน่นตกลงมาเป็นฝน อากาศชื้น พืชพรรณอุดมสมบูรณ์  กระแสน้ำเย็นทำให้อากาศแห้งจมตัวลง  เกิดภูมิอากาศแบบทะเลทราย  อย่างไรก็ตามอิทธิพลของกระแสลมส่งผลกระทบต่อกระแสน้ำในมหาสมุทรเพียงความลึก 1 กิโลเมตรเท่านั้น  นั่นหมายถึงการไหลเวียนของกระแสน้ำผิวพื้นมีอิทธิพลต่อน้ำในมหาสมุทรเพียงประมาณร้อยละ 10 

ภาพที่ 2 กระแสน้ำพื้นผิวมหาสมุทร

การไหลเวียนของกระแสน้ำลึกในมหาสมุทร

          น้ำทะเลในแต่ละส่วนของโลกมีความเค็มไม่เท่ากันและมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน น้ำทะเลที่มีความหนาแน่นสูงจะไหลไปแทนที่น้ำทะเลที่มีความหนาแน่นต่ำ  การหมุนเวียนของกระแสน้ำลึกมีปัจจัยที่สำคัญ 2 ประการคือ ความร้อน (Thermo) และเกลือ (Haline) เราเรียกการไหลเวียนในลักษณะนี้ว่า "เทอร์โมแฮลีน" (Thermohaline) 

 

ภาพที่ 3 การไหลเวียนของน้ำลึกในมหาสมุทร

        

        วงจรการไหลเวียนของกระแสน้ำลึกในมหาสมุทรมีชื่อเรียกว่า “แถบสายพานยักษ์” (Great conveyor belt) น้ำทะเลความหนาแน่นสูงอุณหภูมิต่ำจมตัวลงสู่ท้องมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือไหลลึกลงทางใต้ แล้วเลี้ยวไปทางตะวันออก ขณะที่มันไหลผ่านมหาสมุทรอินเดียอุณหภูมิจะสูงขึ้น และลอยตัวขึ้นทางตอนเหนือของมหาสมุทรแปซิฟิกดังเส้นสีน้ำเงินในภาพที่ 3   

        น้ำทะเลความหนาแน่นต่ำอุณหภูมิสูงจากมหาสมุทรแปซิฟิก ไหลวกกลับผ่านมหาสมุทรอินเดียลงมาทางมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ แล้วไหลย้อนมาทางมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือดังเส้นประสีแดงในภาพที่ 3 กระแสน้ำมีความเค็มมากขึ้นเนื่องจากการระเหยของน้ำ ประกอบกับการเดินทางเข้าใกล้ขั้วโลกทำให้อุณหภูมิต่ำลง จึงจมตัวลงอีกครั้งเป็นการครบวงจรใช้เวลาประมาณ 500 – 2,000 ปี การไหลเวียนเช่นนี้ส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศในระยะยาว อาทิเช่น ยุคน้ำแข็งเล็ก ในยุโรปเมื่อคริสต์ศตวรรษที่ 17 อิทธิพลของการไหลเวียนแบบเทอร์โมแฮลีนมีอิทธิพลต่อน้ำในมหาสมุทรประมาณร้อยละ 90