Ice-core d-excess reveals a shift to wind-driven control of oceanic evaporation in warm climates
अंटार्कटिक आइस कोर में ड्यूटेरियम-अतिरेक (deuterium-excess) को समुद्री वाष्पीकरण दरों के एक प्रॉक्सी के रूप में पुनर्गठित करके, यह अध्ययन 800,000 वर्षों का एक ऐसा इतिहास प्रकट करता है जहाँ वाष्पीकरण का नियंत्रण ठंडे हिमनद काल में ऊष्मागतिक तापमान निर्भरता से बदलकर गर्म जलवायु में पवन-चालित गतिकी में स्थानांतरित हो जाता है, जो यह सुझाव देता है कि भविष्य की जल चक्र प्रतिक्रियाएं समान रूप से वायुमंडलीय परिसंचरण द्वारा शासित होंगी।
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पृथ्वी की जलवायु की कहानी हवा में लिखी गई है, लेकिन उस कहानी का एक बड़ा हिस्सा महासागरों से उठने वाली जलवाष्प में छिपा हुआ है। दशकों से, वैज्ञानिक अंटार्कटिका में प्राचीन बर्फ की चादरों को पिछले जलवायु के एक पुस्तकालय के रूप में देखते आए हैं, जो सैकड़ों हजार साल पहले बर्फ के रूप में गिरी बर्फ की परतों में कैद रासायनिक हस्ताक्षरों को पढ़ते हैं। एक विशिष्ट हस्ताक्षर, जिसे ड्यूटेरियम एक्सस (deuterium excess) के रूप में जाना जाता है, लंबे समय से भ्रम का स्रोत रहा है। यह पानी के अणुओं के वजन में एक सूक्ष्म अंतर है जो महासागरीय जल के वाष्पीकरण के दौरान बनता है। पारंपरिक रूप से, शोधकर्ता इस संकेत का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए करते थे कि समुद्र का तापमान क्या था जहाँ से नमी ने अपनी यात्रा शुरू की थी या उस समय हवा में नमी कितनी थी। हालाँकि, ये दोनों कारक, हवा की गति के साथ मिलकर, इस संकेत को बनाने के लिए आपस में मिल जाते हैं। क्योंकि वे इतने आपस में जुड़े हुए हैं, इसलिए यह बताना कठिन हो गया था कि वास्तव में बर्फ में देखे गए परिवर्तनों को कौन सा कारक संचालित कर रहा था, जिससे हमें यह समझने में कमी रह गई कि वैश्विक जल चक्र एक गर्म या ठंडी होती दुनिया के प्रति कैसे प्रतिक्रिया देता है।
अजय अजय और उनके सहयोगियों द्वारा भारतीय विज्ञान शिक्षा और अनुसंधान संस्थान कोलकाता, और टोक्यो विश्वविद्यालय तथा अलास्का एंकरेज विश्वविद्यालय के सहयोगियों द्वारा किए गए एक नए अध्ययन ने प्रश्न को पूरी तरह से बदलकर इस अस्पष्टता को सुलझा लिया है। तापमान, आर्द्रता और हवा को अलग करके एक एकल कारण खोजने के बजाय, शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि ड्यूटेरियम एक्सस सिग्नल वास्तव में महासागर की सतह से वाष्पित होने वाले पानी की कुल मात्रा को ट्रैक करता है। इस प्राचीन रासायनिक हस्ताक्षर को वाष्पीकरण की दर के प्रत्यक्ष माप के रूप में मानकर, वे पिछले 800,000 वर्षों में दक्षिणी महासागर ने वायुमंडल में कितनी नमी छोड़ी है, इसका एक निरंतर इतिहास पुनर्निर्मित करने में सक्षम रहे। यह रिकॉर्ड हिमयुगों और गर्म अवधियों के कई चक्रों को कवर करता है, जो वैश्विक जल चक्र के सबसे पहले चरण का पहला दीर्घकालिक दृश्य प्रस्तुत करता है।
शोधकर्ताओं ने सबसे पहले यह सिद्ध करके शुरुआत की कि उनका यह नया दृष्टिकोण आधुनिक दुनिया में काम करता है। उन्होंने आधुनिक मौसम संबंधी डेटा से गणना किए गए ड्यूटेरियम एक्सस मूल्यों की तुलना उपग्रहों और जहाज-आधारित उपकरणों से प्राप्त महासागरीय वाष्पीकरण के वास्तविक मापों से की। उन्होंने एक मजबूत, विश्वसनीय संबंध पाया: जहाँ हवा अधिक तेज थी और हवा शुष्क थी, वहाँ ड्यूटेरियम एक्सस अधिक था, और वाष्पीकरण की दर भी तेज थी। यह संबंध उस विशिष्ट क्षेत्र में भी सही पाया गया जो दक्षिणी हिंद महासागर का हिस्सा है और अंटार्कटिक बर्फ की चादर को नमी प्रदान करता है। एक बार जब यह लिंक पुष्ट हो गया, तो उन्होंने इसी तर्क को अंटार्कटिका के EPICA डोम सी स्थल से प्राप्त प्राचीन आइस कोर पर लागू किया। इस कोर में 800,000 साल पुराने हिमपात का एक शुद्ध रिकॉर्ड मौजूद है, जिससे टीम को बर्फ में आए रासायनिक बदलावों को वाष्पीकरण की तीव्रता की एक समयरेखा में बदलने में मदद मिली।
इस समयरेखा से जो उभरकर आया वह जलवायु प्रणाली के व्यवहार में एक आश्चर्यजनक बदलाव था। अतीत के सबसे ठंडे काल के दौरान, जब दुनिया गहरे हिमयुगों में फंसी हुई थी, तब वाष्पीकरण की मात्रा महासागर की सतह के तापमान द्वारा कड़ाई से नियंत्रित की जाती थी। जैसे-जैसे महासागर गर्म या ठंडा होता था, वाष्पीकरण भी सीधे उसके साथ ऊपर या नीचे जाता था। हालाँकि, जैसे ही जलवायु गर्म होकर संक्रमणकालीन अवधियों और वर्तमान गर्म अंतर-हिमयुगीय (interglacial) युगों में पहुँची, यह संबंध टूट गया। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन गर्म समयों के दौरान, समुद्र का तापमान अब वाष्पीकरण को निर्धारित नहीं करता था। इसके बजाय, हवा की गति प्रमुख शक्ति बन गई। जब हवा तेज हुई, तो उसने महासागर के ऊपर शुष्क हवा को फैला दिया, जिससे महासागर का तापमान स्थिर रहने के बावजूद भी अधिक नमी वायुमंडल में खिंच आई।
यह खोज बताती है कि पृथ्वी के जल चक्र पर नियंत्रण स्थिर नहीं है; यह जलवायु की स्थिति के आधार पर बदल जाता है। ठंडी दुनिया में, महासागर की गर्मी इस प्रक्रिया को संचालित करती है। गर्म दुनिया में, हवा की गति इसे संचालित करती है। अध्ययन से पता चलता है कि स्रोत तापमान और हवा की गति मिलकर पिछले 800,000 वर्षों में वाष्पीकरण में होने वाले 81 प्रतिशत परिवर्तनों की व्याख्या करते हैं, जबकि केवल तापमान अकेले केवल 55 प्रतिशत की व्याख्या करता है। इसका अर्थ यह है कि एक गर्म होती जलवायु में, जल चक्र की शक्ति केवल बढ़ते तापमान पर ही नहीं, बल्कि वायुमंडलीय परिसंचरण और हवा के पैटर्न पर भी उतनी ही निर्भर करती है। ये निष्कर्ष बताते हैं कि वैश्विक वाष्पीकरण और वर्षा में भविष्य के परिवर्तन इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करेंगे कि हवाएं एक गर्म होती दुनिया के प्रति कैसी प्रतिक्रिया देती हैं, जो एक ऐसा कारक है जिसे अब तक अनुमान लगाना कठिन था। बर्फ को केवल एक थर्मामीटर के रूप में नहीं, बल्कि महासागर की सांस के गेज (मापक) के रूप में पढ़कर, शोधकर्ताओं ने इस बारे में एक स्पष्ट और अधिक भौतिक चित्र प्रदान किया है कि हमारा ग्रह अपना पानी कैसे संचालित करता है।
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