प्रोफेसर टिफ़नी शॉ, प्रोफेसर, जियोसाइंसेस विभाग, शिकागो विश्वविद्यालय
दक्षिणी गोलार्ध एक बहुत अशांत स्थान है। विभिन्न अक्षांशों पर हवाओं को "चालीस डिग्री", "फ्यूरियस फिफ्टी डिग्री", और "स्क्रीमिंग साठ डिग्री" के रूप में वर्णित किया गया है। लहरें 78 फीट (24 मीटर) तक पहुंचती हैं।
जैसा कि हम सभी जानते हैं, उत्तरी गोलार्ध में कुछ भी दक्षिणी गोलार्ध में गंभीर तूफान, हवा और लहरों से मेल नहीं खा सकता है। क्यों?
नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में प्रकाशित एक नए अध्ययन में, मेरे सहयोगियों और मैं यह बताते हैं कि उत्तरी की तुलना में दक्षिणी गोलार्ध में तूफान अधिक आम क्यों हैं।
टिप्पणियों, सिद्धांत और जलवायु मॉडल से सबूतों की कई पंक्तियों को मिलाकर, हमारे परिणाम वैश्विक महासागरीय "कन्वेयर बेल्ट" और उत्तरी गोलार्ध में बड़े पहाड़ों की मौलिक भूमिका की ओर इशारा करते हैं।
हम यह भी दिखाते हैं कि, समय के साथ, दक्षिणी गोलार्ध में तूफान अधिक तीव्र हो गए, जबकि उत्तरी गोलार्ध में उन लोगों ने नहीं किया। यह ग्लोबल वार्मिंग के जलवायु मॉडल मॉडलिंग के अनुरूप है।
ये परिवर्तन मायने रखते हैं क्योंकि हम जानते हैं कि मजबूत तूफान चरम हवाओं, तापमान और वर्षा जैसे अधिक गंभीर प्रभाव डाल सकते हैं।
लंबे समय तक, पृथ्वी पर मौसम के अधिकांश अवलोकन भूमि से किए गए थे। इसने वैज्ञानिकों को उत्तरी गोलार्ध में तूफान की एक स्पष्ट तस्वीर दी। हालांकि, दक्षिणी गोलार्ध में, जो लगभग 20 प्रतिशत भूमि को कवर करता है, हमें तूफानों की स्पष्ट तस्वीर नहीं मिली जब तक कि 1970 के दशक के अंत में उपग्रह अवलोकन उपलब्ध नहीं हो गए।
उपग्रह युग की शुरुआत के बाद से दशकों के अवलोकन से, हम जानते हैं कि दक्षिणी गोलार्ध में तूफान उत्तरी गोलार्ध की तुलना में लगभग 24 प्रतिशत मजबूत हैं।
यह नीचे दिए गए नक्शे में दिखाया गया है, जो 1980 से 2018 तक दक्षिणी गोलार्ध (शीर्ष), उत्तरी गोलार्ध (केंद्र) और उनके बीच का अंतर (नीचे) के लिए देखे गए औसत वार्षिक तूफान की तीव्रता को दर्शाता है। (ध्यान दें कि दक्षिण ध्रुव पहले और अंतिम मानचित्रों के बीच तुलना के शीर्ष पर है।)
नक्शा दक्षिणी गोलार्ध में दक्षिणी महासागर में तूफानों की लगातार उच्च तीव्रता और उत्तरी गोलार्ध में प्रशांत और अटलांटिक महासागरों (नारंगी में छायांकित) में उनकी एकाग्रता को दर्शाता है। अंतर मानचित्र से पता चलता है कि अधिकांश अक्षांशों पर उत्तरी गोलार्ध (नारंगी छायांकन) की तुलना में दक्षिणी गोलार्ध में तूफान मजबूत होते हैं।
हालांकि कई अलग -अलग सिद्धांत हैं, कोई भी दो गोलार्द्धों के बीच तूफानों में अंतर के लिए एक निश्चित स्पष्टीकरण प्रदान नहीं करता है।
कारणों का पता लगाना एक मुश्किल काम लगता है। इस तरह के एक जटिल प्रणाली को कैसे समझें, जो हजारों किलोमीटर के माहौल के रूप में फैले? हम पृथ्वी को एक जार में नहीं डाल सकते हैं और इसका अध्ययन नहीं कर सकते। हालांकि, यह ठीक है कि जलवायु के भौतिकी का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिक क्या कर रहे हैं। हम भौतिकी के नियमों को लागू करते हैं और पृथ्वी के वायुमंडल और जलवायु को समझने के लिए उनका उपयोग करते हैं।
इस दृष्टिकोण का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण डॉ। शूरो मनबे का अग्रणी कार्य है, जिन्होंने भौतिकी में 2021 नोबेल पुरस्कार प्राप्त किया था "ग्लोबल वार्मिंग की अपनी विश्वसनीय भविष्यवाणी के लिए।" इसकी भविष्यवाणियां पृथ्वी की जलवायु के भौतिक मॉडल पर आधारित हैं, जो सबसे सरल एक आयामी तापमान मॉडल से लेकर पूर्ण तीन आयामी मॉडल तक हैं। यह भौतिक जटिलता के मॉडल के माध्यम से वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड के बढ़ते स्तर के लिए जलवायु की प्रतिक्रिया का अध्ययन करता है और अंतर्निहित भौतिक घटनाओं से उभरते संकेतों की निगरानी करता है।
दक्षिणी गोलार्ध में अधिक तूफानों को समझने के लिए, हमने भौतिकी-आधारित जलवायु मॉडल के डेटा सहित कई साक्ष्य एकत्र किए हैं। पहले चरण में, हम पृथ्वी पर ऊर्जा वितरित किए जाने के संदर्भ में टिप्पणियों का अध्ययन करते हैं।
चूंकि पृथ्वी एक क्षेत्र है, इसलिए इसकी सतह सूर्य से असमान रूप से सौर विकिरण प्राप्त करती है। अधिकांश ऊर्जा भूमध्य रेखा पर प्राप्त और अवशोषित हो जाती है, जहां सूर्य की किरणों ने सतह को सीधे मारा। इसके विपरीत, खड़ी कोणों पर प्रकाश मारने वाले पोल कम ऊर्जा प्राप्त करते हैं।
शोध के दशकों से पता चला है कि एक तूफान की ताकत ऊर्जा में इस अंतर से आती है। अनिवार्य रूप से, वे इस अंतर में संग्रहीत "स्थिर" ऊर्जा को गति की "गतिज" ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। यह संक्रमण एक प्रक्रिया के माध्यम से होता है जिसे "बैरोक्लिनिक अस्थिरता" के रूप में जाना जाता है।
यह दृश्य बताता है कि घटना सूरज की रोशनी दक्षिणी गोलार्ध में अधिक से अधिक तूफानों की व्याख्या नहीं कर सकती है, क्योंकि दोनों गोलार्धों को सूर्य के प्रकाश की समान मात्रा प्राप्त होती है। इसके बजाय, हमारे अवलोकन संबंधी विश्लेषण से पता चलता है कि दक्षिण और उत्तर के बीच तूफान की तीव्रता में अंतर दो अलग -अलग कारकों के कारण हो सकता है।
सबसे पहले, महासागर ऊर्जा का परिवहन, जिसे अक्सर "कन्वेयर बेल्ट" कहा जाता है। उत्तरी ध्रुव के पास पानी डूबता है, समुद्र तल के साथ बहता है, अंटार्कटिका के चारों ओर उगता है, और भूमध्य रेखा के साथ उत्तर में बहता है, इसके साथ ऊर्जा ले जाता है। अंतिम परिणाम अंटार्कटिका से उत्तरी ध्रुव तक ऊर्जा का हस्तांतरण है। यह उत्तरी गोलार्ध की तुलना में दक्षिणी गोलार्ध में भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच एक अधिक ऊर्जा विपरीत बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षिणी गोलार्ध में अधिक गंभीर तूफान होते हैं।
दूसरा कारक उत्तरी गोलार्ध में बड़े पर्वत है, जो कि मानेबे के पहले के काम के सुझाव के रूप में, तूफानों को नम। बड़ी पर्वत श्रृंखलाओं में वायु धाराएं निश्चित उच्च और चढ़ाव बनाती हैं जो तूफानों के लिए उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा को कम करती हैं।
हालांकि, अकेले देखे गए डेटा का विश्लेषण इन कारणों की पुष्टि नहीं कर सकता है, क्योंकि बहुत सारे कारक एक साथ संचालित और बातचीत करते हैं। इसके अलावा, हम उनके महत्व का परीक्षण करने के लिए व्यक्तिगत कारणों को बाहर नहीं कर सकते।
ऐसा करने के लिए, हमें यह अध्ययन करने के लिए जलवायु मॉडल का उपयोग करने की आवश्यकता है कि विभिन्न कारकों को हटाए जाने पर तूफान कैसे बदलते हैं।
जब हमने सिमुलेशन में पृथ्वी के पहाड़ों को चिकना किया, तो गोलार्धों के बीच तूफान की तीव्रता में अंतर आधा हो गया। जब हमने महासागर के कन्वेयर बेल्ट को हटा दिया, तो तूफान के अंतर का दूसरा आधा हिस्सा चला गया। इस प्रकार, पहली बार, हम दक्षिणी गोलार्ध में तूफानों के लिए एक ठोस स्पष्टीकरण को उजागर करते हैं।
चूंकि तूफान गंभीर सामाजिक प्रभावों जैसे कि अत्यधिक हवाओं, तापमान और वर्षा से जुड़े हैं, इसलिए हमें जो महत्वपूर्ण सवाल जवाब देना चाहिए, वह यह है कि क्या भविष्य के तूफान मजबूत होंगे या कमजोर होंगे।
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जलवायु परिवर्तन के प्रभावों से निपटने के लिए समाजों को तैयार करने में एक महत्वपूर्ण उपकरण जलवायु मॉडल के आधार पर पूर्वानुमान का प्रावधान है। एक नए अध्ययन से पता चलता है कि औसत दक्षिणी गोलार्ध के तूफान सदी के अंत में अधिक तीव्र हो जाएंगे।
इसके विपरीत, उत्तरी गोलार्ध में तूफानों की औसत वार्षिक तीव्रता में परिवर्तन को मध्यम होने की भविष्यवाणी की जाती है। यह आंशिक रूप से उष्णकटिबंधीय में वार्मिंग के बीच मौसमी प्रभावों के कारण है, जो तूफानों को मजबूत बनाता है, और आर्कटिक में तेजी से वार्मिंग, जो उन्हें कमजोर बनाता है।
हालांकि, यहाँ और अब की जलवायु बदल रही है। जब हम पिछले कुछ दशकों में परिवर्तनों को देखते हैं, तो हम पाते हैं कि दक्षिणी गोलार्ध में वर्ष के दौरान औसत तूफान अधिक तीव्र हो गए हैं, जबकि उत्तरी गोलार्ध में परिवर्तन नगण्य रहे हैं, इसी अवधि में जलवायु मॉडल की भविष्यवाणियों के अनुरूप हैं।
यद्यपि मॉडल सिग्नल को कम आंकते हैं, वे समान भौतिक कारणों से होने वाले परिवर्तनों का संकेत देते हैं। अर्थात्, समुद्र में परिवर्तन से तूफान बढ़ जाते हैं क्योंकि गर्म पानी भूमध्य रेखा की ओर बढ़ता है और इसे बदलने के लिए अंटार्कटिका के चारों ओर सतह पर लाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच एक मजबूत विपरीत होता है।
उत्तरी गोलार्ध में, समुद्र के परिवर्तन को समुद्री बर्फ और बर्फ के नुकसान से ऑफसेट किया जाता है, जिससे आर्कटिक अधिक धूप को अवशोषित करता है और भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच विपरीत को कमजोर करता है।
सही उत्तर प्राप्त करने के दांव अधिक हैं। भविष्य के काम के लिए यह निर्धारित करना महत्वपूर्ण होगा कि मॉडल मनाया सिग्नल को क्यों कम आंकते हैं, लेकिन सही भौतिक कारणों के लिए सही उत्तर प्राप्त करना भी उतना ही महत्वपूर्ण होगा।
जिओ, टी। एट अल। ।
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