प्रोफेसर टिफ़नी शॉ, प्रोफेसर, भूविज्ञान विभाग, शिकागो विश्वविद्यालय
दक्षिणी गोलार्ध अत्यंत अशांत स्थान है।विभिन्न अक्षांशों पर हवाओं को "चालीस डिग्री गर्जन", "प्रचंड पचास डिग्री", और "चिल्लाती साठ डिग्री" के रूप में वर्णित किया गया है।लहरें 78 फीट (24 मीटर) तक पहुँचती हैं।
जैसा कि हम सभी जानते हैं, उत्तरी गोलार्ध में कुछ भी दक्षिणी गोलार्ध में भयंकर तूफान, हवा और लहरों से मेल नहीं खा सकता है।क्यों?
प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित एक नए अध्ययन में, मैं और मेरे सहकर्मी यह उजागर करते हैं कि उत्तरी गोलार्ध की तुलना में दक्षिणी गोलार्ध में तूफान अधिक आम क्यों हैं।
अवलोकनों, सिद्धांत और जलवायु मॉडल से साक्ष्य 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 नहीं।यह ग्लोबल वार्मिंग के जलवायु मॉडल मॉडलिंग के अनुरूप है।
ये परिवर्तन मायने रखते हैं क्योंकि हम जानते हैं कि तेज़ तूफान अत्यधिक हवाओं, तापमान और वर्षा जैसे अधिक गंभीर प्रभावों का कारण बन सकते हैं।
लंबे समय तक, पृथ्वी पर मौसम के अधिकांश अवलोकन भूमि से किए गए थे।इससे वैज्ञानिकों को उत्तरी गोलार्ध में तूफान की स्पष्ट तस्वीर मिल गई।हालाँकि, दक्षिणी गोलार्ध में, जो लगभग 20 प्रतिशत भूमि को कवर करता है, हमें 1970 के दशक के अंत में उपग्रह अवलोकन उपलब्ध होने तक तूफानों की स्पष्ट तस्वीर नहीं मिली थी।
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 अधिक मजबूत होते हैं।
इसे नीचे दिए गए मानचित्र में दिखाया गया है, जो दक्षिणी गोलार्ध (शीर्ष), उत्तरी गोलार्ध (केंद्र) के लिए देखी गई औसत वार्षिक तूफान तीव्रता और 1980 से 2018 तक उनके (नीचे) के बीच अंतर को दर्शाता है। (ध्यान दें कि दक्षिणी ध्रुव पर है) पहले और आखिरी मानचित्रों के बीच तुलना का शीर्ष।)
नक्शा दक्षिणी गोलार्ध में दक्षिणी महासागर में तूफानों की लगातार उच्च तीव्रता और उत्तरी गोलार्ध में प्रशांत और अटलांटिक महासागरों (नारंगी रंग में) में उनकी सघनता को दर्शाता है।अंतर मानचित्र से पता चलता है कि अधिकांश अक्षांशों पर उत्तरी गोलार्ध (नारंगी छाया) की तुलना में दक्षिणी गोलार्ध में तूफान अधिक मजबूत होते हैं।
हालाँकि कई अलग-अलग सिद्धांत हैं, लेकिन कोई भी दोनों गोलार्धों के बीच तूफानों के अंतर के लिए कोई निश्चित स्पष्टीकरण नहीं देता है।
कारणों का पता लगाना एक कठिन कार्य प्रतीत होता है।वायुमंडल जैसी हजारों किलोमीटर तक फैली जटिल प्रणाली को कैसे समझें?हम पृथ्वी को एक जार में बंद करके उसका अध्ययन नहीं कर सकते।हालाँकि, जलवायु की भौतिकी का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिक बिल्कुल यही कर रहे हैं।हम पृथ्वी के वायुमंडल और जलवायु को समझने के लिए भौतिकी के नियमों को लागू करते हैं और उनका उपयोग करते हैं।
इस दृष्टिकोण का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण डॉ. शूरो मनाबे का अग्रणी कार्य है, जिन्हें "ग्लोबल वार्मिंग की विश्वसनीय भविष्यवाणी के लिए" भौतिकी में 2021 का नोबेल पुरस्कार मिला।इसकी भविष्यवाणियाँ पृथ्वी की जलवायु के भौतिक मॉडलों पर आधारित हैं, जिनमें सबसे सरल एक-आयामी तापमान मॉडल से लेकर पूर्ण विकसित त्रि-आयामी मॉडल तक शामिल हैं।यह अलग-अलग भौतिक जटिलता के मॉडल के माध्यम से वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड के बढ़ते स्तर पर जलवायु की प्रतिक्रिया का अध्ययन करता है और अंतर्निहित भौतिक घटनाओं से उभरते संकेतों की निगरानी करता है।
दक्षिणी गोलार्ध में और अधिक तूफानों को समझने के लिए, हमने कई प्रकार के साक्ष्य एकत्र किए हैं, जिनमें भौतिकी-आधारित जलवायु मॉडल के डेटा भी शामिल हैं।पहले चरण में, हम पृथ्वी पर ऊर्जा कैसे वितरित की जाती है, इसके संदर्भ में अवलोकनों का अध्ययन करते हैं।
चूँकि पृथ्वी एक गोला है, इसकी सतह सूर्य से असमान रूप से सौर विकिरण प्राप्त करती है।अधिकांश ऊर्जा भूमध्य रेखा पर प्राप्त और अवशोषित होती है, जहाँ सूर्य की किरणें सतह पर अधिक सीधी पड़ती हैं।इसके विपरीत, जिन ध्रुवों पर प्रकाश तीव्र कोणों पर टकराता है, उन्हें कम ऊर्जा प्राप्त होती है।
दशकों के शोध से पता चला है कि तूफान की ताकत ऊर्जा में इस अंतर से आती है।मूलतः, वे इस अंतर में संग्रहीत "स्थैतिक" ऊर्जा को गति की "गतिज" ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।यह संक्रमण "बैरोक्लिनिक अस्थिरता" नामक प्रक्रिया के माध्यम से होता है।
यह दृश्य बताता है कि आपतित सूर्य का प्रकाश दक्षिणी गोलार्ध में तूफानों की अधिक संख्या की व्याख्या नहीं कर सकता है, क्योंकि दोनों गोलार्धों को समान मात्रा में सूर्य का प्रकाश प्राप्त होता 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, 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 चारों ओर बढ़ता है, और भूमध्य रेखा के साथ उत्तर की ओर वापस बहता है, अपने साथ ऊर्जा ले जाता है।अंतिम परिणाम अंटार्कटिका से उत्तरी ध्रुव तक ऊर्जा का स्थानांतरण है।इससे उत्तरी गोलार्ध की तुलना में दक्षिणी गोलार्ध में भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच अधिक ऊर्जा विरोधाभास पैदा होता है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षिणी गोलार्ध में अधिक गंभीर तूफान आते हैं।
दूसरा कारक उत्तरी गोलार्ध में बड़े पहाड़ हैं, जो, जैसा कि मनाबे के पहले के काम से पता चलता है, तूफानों को नम कर देते हैं।बड़ी पर्वत श्रृंखलाओं पर हवा की धाराएँ निश्चित ऊँचाई और नीचाहट पैदा करती हैं जो तूफानों के लिए उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा को कम कर देती हैं।
हालाँकि, अकेले देखे गए डेटा का विश्लेषण इन कारणों की पुष्टि नहीं कर सकता है, क्योंकि बहुत सारे कारक एक साथ संचालित और परस्पर क्रिया 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 हटा दिए जाने पर तूफान कैसे बदलते हैं।
जब हमने अनुकरण में पृथ्वी के पहाड़ों को समतल किया, तो गोलार्धों के बीच तूफान की तीव्रता में अंतर आधा हो गया।जब हमने समुद्र के कन्वेयर बेल्ट को हटा दिया, तो तूफान का बाकी आधा अंतर ख़त्म हो गया।इस प्रकार, पहली बार, हम दक्षिणी गोलार्ध में तूफानों के लिए एक ठोस व्याख्या को उजागर करते हैं।
चूँकि तूफान अत्यधिक हवाओं, तापमान और वर्षा जैसे गंभीर सामाजिक प्रभावों से जुड़े होते हैं, इसलिए हमें जिस महत्वपूर्ण प्रश्न का उत्तर देना चाहिए वह यह है कि क्या भविष्य के तूफान अधिक 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 सदी के अंत तक औसत दक्षिणी गोलार्ध के तूफान और अधिक तीव्र हो जाएंगे।
इसके विपरीत, उत्तरी गोलार्ध में तूफानों की औसत वार्षिक तीव्रता में परिवर्तन मध्यम होने का अनुमान है।यह आंशिक रूप से उष्ण कटिबंध में गर्मी के बीच प्रतिस्पर्धात्मक मौसमी प्रभावों के कारण है, जो तूफानों को मजबूत बनाता है, और आर्कटिक में तेजी से गर्मी बढ़ रही है, जो उन्हें कमजोर बनाती है।
हालाँकि, यहाँ और अब जलवायु बदल रही है।जब हम पिछले कुछ दशकों में हुए 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, जो इसी अवधि में जलवायु मॉडल की भविष्यवाणियों के अनुरूप है। .
हालाँकि मॉडल सिग्नल को कम आंकते हैं, वे उन्हीं भौतिक कारणों से होने वाले परिवर्तनों का संकेत देते हैं।अर्थात्, समुद्र में परिवर्तन से तूफान बढ़ते हैं क्योंकि गर्म पानी भूमध्य रेखा की ओर बढ़ता है और ठंडा पानी इसे बदलने के लिए अंटार्कटिका के आसपास की सतह पर लाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच एक मजबूत विरोधाभास होता है।
उत्तरी गोलार्ध में, समुद्री परिवर्तन समुद्री बर्फ और बर्फ के नुकसान से संतुलित होते हैं, जिससे आर्कटिक अधिक सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है और भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच विपरीतता को कमजोर करता है।
सही उत्तर पाने का जोखिम बहुत बड़ा है।भविष्य के काम के लिए यह निर्धारित करना महत्वपूर्ण होगा कि मॉडल देखे गए सिग्नल को कम क्यों आंकते हैं, लेकिन सही भौतिक कारणों से सही उत्तर प्राप्त करना भी उतना ही महत्वपूर्ण होगा।
जिओ, टी. एट अल.(2022) भू-आकृतियों और महासागर परिसंचरण के कारण दक्षिणी गोलार्ध में तूफान, संयुक्त राज्य अमेरिका के राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही, doi: 10.1073/pnas.2123512119
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सीसी लाइसेंस के तहत प्रकाशित.आप कार्बन ब्रीफ के लिंक और लेख के लिंक के साथ गैर-व्यावसायिक उपयोग के लिए अअनुकूलित सामग्री को उसकी संपूर्णता में पुन: प्रस्तुत कर सकते हैं।व्यावसायिक उपयोग के लिए कृपया हमसे संपर्क करें।