प्रोफेसर टिफ़नी शॉ, प्रोफेसर, भूविज्ञान विभाग, शिकागो विश्वविद्यालय
दक्षिणी गोलार्ध एक बहुत ही अशांत स्थान है। विभिन्न अक्षांशों पर चलने वाली हवाओं को "गर्जनशील चालीस डिग्री", "उग्र पचास डिग्री" और "चीखती साठ डिग्री" के रूप में वर्णित किया गया है। लहरें 78 फीट (24 मीटर) तक पहुँच जाती हैं।
जैसा कि हम सभी जानते हैं, उत्तरी गोलार्ध में कुछ भी दक्षिणी गोलार्ध के भयंकर तूफ़ानों, हवाओं और लहरों का मुकाबला नहीं कर सकता। क्यों?
नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में प्रकाशित एक नए अध्ययन में, मैंने और मेरे सहयोगियों ने यह पता लगाया है कि उत्तरी गोलार्ध की तुलना में दक्षिणी गोलार्ध में तूफान अधिक क्यों आते हैं।
अवलोकनों, सिद्धांत और जलवायु मॉडल से प्राप्त साक्ष्यों के संयोजन से, हमारे परिणाम वैश्विक महासागरीय "कन्वेयर बेल्ट" और उत्तरी गोलार्ध में बड़े पहाड़ों की मौलिक भूमिका की ओर इशारा करते हैं।
हम यह भी दर्शाते हैं कि समय के साथ, दक्षिणी गोलार्ध में तूफ़ान ज़्यादा तीव्र होते गए, जबकि उत्तरी गोलार्ध में नहीं। यह ग्लोबल वार्मिंग के जलवायु मॉडल के अनुरूप है।
ये परिवर्तन इसलिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि हम जानते हैं कि अधिक शक्तिशाली तूफानों के कारण अत्यधिक हवाएं, तापमान और वर्षा जैसे अधिक गंभीर प्रभाव हो सकते हैं।
लंबे समय तक, पृथ्वी पर मौसम के अधिकांश अवलोकन ज़मीन से ही किए जाते थे। इससे वैज्ञानिकों को उत्तरी गोलार्ध में आने वाले तूफ़ानों की स्पष्ट तस्वीर मिलती थी। हालाँकि, दक्षिणी गोलार्ध में, जो लगभग 20 प्रतिशत ज़मीन को कवर करता है, हमें तूफ़ानों की स्पष्ट तस्वीर तब तक नहीं मिल पाई जब तक कि 1970 के दशक के अंत में उपग्रह अवलोकन उपलब्ध नहीं हो गए।
उपग्रह युग की शुरुआत से लेकर अब तक के दशकों के अवलोकन से हम जानते हैं कि दक्षिणी गोलार्ध में आने वाले तूफान उत्तरी गोलार्ध की तुलना में लगभग 24 प्रतिशत अधिक शक्तिशाली होते हैं।
यह नीचे दिए गए मानचित्र में दिखाया गया है, जो 1980 से 2018 तक दक्षिणी गोलार्ध (शीर्ष), उत्तरी गोलार्ध (केंद्र) और उनके बीच अंतर (नीचे) के लिए देखी गई औसत वार्षिक तूफान तीव्रता को दर्शाता है। (ध्यान दें कि पहले और अंतिम मानचित्रों के बीच तुलना में दक्षिणी ध्रुव शीर्ष पर है।)
यह मानचित्र दक्षिणी गोलार्ध में दक्षिणी महासागर में आने वाले तूफ़ानों की लगातार उच्च तीव्रता और उत्तरी गोलार्ध में प्रशांत और अटलांटिक महासागरों (नारंगी रंग से छायांकित) में उनके संकेंद्रण को दर्शाता है। अंतर मानचित्र दर्शाता है कि अधिकांश अक्षांशों पर दक्षिणी गोलार्ध में तूफ़ान उत्तरी गोलार्ध (नारंगी रंग से छायांकित) की तुलना में अधिक शक्तिशाली होते हैं।
यद्यपि कई अलग-अलग सिद्धांत हैं, लेकिन कोई भी दोनों गोलार्धों के बीच तूफानों में अंतर के लिए कोई निश्चित स्पष्टीकरण नहीं दे पाया है।
कारणों का पता लगाना एक मुश्किल काम लगता है। हज़ारों किलोमीटर तक फैले वायुमंडल जैसे जटिल तंत्र को कैसे समझा जाए? हम पृथ्वी को किसी बर्तन में रखकर उसका अध्ययन नहीं कर सकते। हालाँकि, जलवायु भौतिकी का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिक यही कर रहे हैं। हम भौतिकी के नियमों को लागू करते हैं और उनका उपयोग पृथ्वी के वायुमंडल और जलवायु को समझने के लिए करते हैं।
इस दृष्टिकोण का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण डॉ. शूरो मनबे का अग्रणी कार्य है, जिन्हें "ग्लोबल वार्मिंग की विश्वसनीय भविष्यवाणी के लिए" 2021 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला। उनकी भविष्यवाणियाँ पृथ्वी की जलवायु के भौतिक मॉडलों पर आधारित हैं, जिनमें सबसे सरल एक-आयामी तापमान मॉडल से लेकर पूर्ण त्रि-आयामी मॉडल तक शामिल हैं। यह विभिन्न भौतिक जटिलताओं वाले मॉडलों के माध्यम से वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड के बढ़ते स्तर के प्रति जलवायु की प्रतिक्रिया का अध्ययन करता है और अंतर्निहित भौतिक घटनाओं से उत्पन्न संकेतों की निगरानी करता है।
दक्षिणी गोलार्ध में और अधिक तूफ़ानों को समझने के लिए, हमने भौतिकी-आधारित जलवायु मॉडलों के आँकड़ों सहित कई प्रकार के साक्ष्य एकत्र किए हैं। पहले चरण में, हम पृथ्वी पर ऊर्जा के वितरण के संदर्भ में अवलोकनों का अध्ययन करते हैं।
चूँकि पृथ्वी एक गोलाकार है, इसलिए इसकी सतह पर सूर्य से सौर विकिरण असमान रूप से प्राप्त होता है। अधिकांश ऊर्जा भूमध्य रेखा पर प्राप्त और अवशोषित होती है, जहाँ सूर्य की किरणें सतह पर अधिक सीधी पड़ती हैं। इसके विपरीत, ध्रुवों पर, जहाँ प्रकाश तीव्र कोणों पर पड़ता है, कम ऊर्जा प्राप्त होती है।
दशकों के शोध से पता चला है कि किसी तूफ़ान की ताकत ऊर्जा में इसी अंतर से आती है। दरअसल, वे इस अंतर में संग्रहीत "स्थिर" ऊर्जा को गति की "गतिज" ऊर्जा में बदल देते हैं। यह परिवर्तन "बैरोक्लिनिक अस्थिरता" नामक प्रक्रिया के माध्यम से होता है।
यह दृष्टिकोण बताता है कि दक्षिणी गोलार्ध में आने वाले तूफ़ानों की संख्या में वृद्धि की व्याख्या आपतित सूर्य के प्रकाश से नहीं की जा सकती, क्योंकि दोनों गोलार्धों को समान मात्रा में सूर्य का प्रकाश प्राप्त होता है। इसके बजाय, हमारे अवलोकन विश्लेषण से पता चलता है कि दक्षिण और उत्तर के बीच तूफ़ानों की तीव्रता में अंतर दो अलग-अलग कारकों के कारण हो सकता है।
पहला, समुद्री ऊर्जा का परिवहन, जिसे अक्सर "कन्वेयर बेल्ट" कहा जाता है। पानी उत्तरी ध्रुव के पास डूबता है, समुद्र तल के साथ बहता है, अंटार्कटिका के आसपास ऊपर उठता है, और भूमध्य रेखा के साथ उत्तर की ओर वापस बहता है, अपने साथ ऊर्जा ले जाता है। इसका अंतिम परिणाम अंटार्कटिका से उत्तरी ध्रुव की ओर ऊर्जा का स्थानांतरण है। इससे उत्तरी गोलार्ध की तुलना में दक्षिणी गोलार्ध में भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच ऊर्जा का अंतर अधिक होता है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षिणी गोलार्ध में अधिक भयंकर तूफान आते हैं।
दूसरा कारक उत्तरी गोलार्ध में विशाल पर्वत हैं, जो, जैसा कि मनाबे के पहले के शोध से पता चलता है, तूफानों को कम करते हैं। विशाल पर्वत श्रृंखलाओं के ऊपर वायु धाराएँ निश्चित ऊँचाई और निम्नताएँ बनाती हैं जो तूफानों के लिए उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा को कम कर देती हैं।
हालाँकि, केवल प्रेक्षित आँकड़ों का विश्लेषण इन कारणों की पुष्टि नहीं कर सकता, क्योंकि बहुत सारे कारक एक साथ कार्य करते हैं और परस्पर क्रिया करते हैं। साथ ही, हम उनके महत्व का परीक्षण करने के लिए व्यक्तिगत कारणों को अलग नहीं कर सकते।
ऐसा करने के लिए, हमें जलवायु मॉडल का उपयोग करके अध्ययन करना होगा कि विभिन्न कारकों को हटाने पर तूफान किस प्रकार बदलते हैं।
जब हमने सिमुलेशन में पृथ्वी के पहाड़ों को समतल किया, तो गोलार्धों के बीच तूफानों की तीव्रता का अंतर आधा हो गया। जब हमने महासागर के कन्वेयर बेल्ट को हटाया, तो तूफानों के बीच का बाकी आधा अंतर गायब हो गया। इस प्रकार, पहली बार, हमें दक्षिणी गोलार्ध में तूफानों के लिए एक ठोस व्याख्या मिली।
चूंकि तूफान अत्यधिक हवाओं, तापमान और वर्षा जैसे गंभीर सामाजिक प्रभावों से जुड़े होते हैं, इसलिए महत्वपूर्ण प्रश्न जिसका हमें उत्तर देना होगा वह यह है कि भविष्य में आने वाले तूफान अधिक शक्तिशाली होंगे या कमजोर।
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जलवायु परिवर्तन के प्रभावों से निपटने के लिए समाजों को तैयार करने का एक महत्वपूर्ण साधन जलवायु मॉडलों पर आधारित पूर्वानुमानों का प्रावधान है। एक नए अध्ययन से पता चलता है कि सदी के अंत तक दक्षिणी गोलार्ध में आने वाले औसत तूफ़ान और भी तीव्र हो जाएँगे।
इसके विपरीत, उत्तरी गोलार्ध में तूफानों की औसत वार्षिक तीव्रता में बदलाव मध्यम रहने का अनुमान है। यह आंशिक रूप से उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में गर्मी बढ़ने, जो तूफानों को शक्तिशाली बनाती है, और आर्कटिक में तेज़ गर्मी बढ़ने, जो उन्हें कमज़ोर बनाती है, के बीच प्रतिस्पर्धात्मक मौसमी प्रभावों के कारण है।
हालाँकि, यहाँ और अभी की जलवायु बदल रही है। जब हम पिछले कुछ दशकों में हुए बदलावों पर नज़र डालते हैं, तो पाते हैं कि दक्षिणी गोलार्ध में साल भर में आने वाले औसत तूफ़ान ज़्यादा तीव्र हो गए हैं, जबकि उत्तरी गोलार्ध में बदलाव नगण्य रहे हैं, जो इसी अवधि के जलवायु मॉडल के पूर्वानुमानों के अनुरूप है।
हालाँकि ये मॉडल संकेत को कम आँकते हैं, लेकिन वे उन्हीं भौतिक कारणों से होने वाले परिवर्तनों की ओर इशारा करते हैं। यानी, महासागर में होने वाले परिवर्तनों से तूफान बढ़ जाते हैं क्योंकि गर्म पानी भूमध्य रेखा की ओर बढ़ता है और उसकी जगह अंटार्कटिका के आसपास की सतह पर ठंडा पानी आ जाता है, जिससे भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच एक गहरा अंतर पैदा होता है।
उत्तरी गोलार्ध में, समुद्री बर्फ और हिम के नुकसान से महासागरीय परिवर्तन संतुलित हो जाते हैं, जिसके कारण आर्कटिक अधिक सूर्य का प्रकाश अवशोषित करता है और भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच का अंतर कमजोर हो जाता है।
सही उत्तर पाने का दाँव ऊँचा है। भविष्य के शोध के लिए यह निर्धारित करना महत्वपूर्ण होगा कि मॉडल प्रेक्षित संकेत को कम क्यों आंकते हैं, लेकिन सही भौतिक कारणों से सही उत्तर पाना भी उतना ही महत्वपूर्ण होगा।
जिओ, टी. एट अल. (2022) दक्षिणी गोलार्ध में भू-आकृतियों और महासागरीय परिसंचरण के कारण आने वाले तूफ़ान, संयुक्त राज्य अमेरिका की राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही, doi: 10.1073/pnas.2123512119
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