West Antarctic Ice Sheet collapse and North Atlantic meltwater reconcile Last Interglacial climate records

तकनीकी सारांश: पश्चिम अंटार्कटिक बर्फ की चादर का पतन और उत्तरी अटलांटिक पिघले हुए जल का अंतिम अंतर-ग्लेशियल (LIG) जलवायु रिकॉर्ड के साथ सामंजस्य

समस्या विवरण
अंतिम अंतर-ग्लेशियल (LIG; 131,000–118,000 वर्ष पूर्व) की विशेषता यह है कि इसका वैश्विक औसत समुद्र स्तर (GMSL) पूर्व-औद्योगिक स्तरों से लगभग 5–10 मीटर अधिक था। जबकि यह ग्रीनलैंड और अंटार्कटिक बर्फ की चादरों दोनों से पर्याप्त पिघलने के योगदान को दर्शाता है, इस पिघलाव का विशिष्ट विभाजन और इस अवधि के दौरान अंटार्कटिक बर्फ की चादर (AIS) की संरचना अभी भी अस्पष्ट है। भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड, जिसमें समुद्री डायटम और आइस कोर डेटा शामिल हैं, एक काफी कम हुई पश्चिम अंटार्कटिक बर्फ की चादर (WAIS) और अंटार्कटिक आइस कोर में असामान्य समस्थानिक संवर्धन ($\delta^{18}O$) का संकेत देते हैं। हालाँकि, इन संकेतों के लिए मौजूदा स्पष्टीकरण परस्पर विरोधी हैं: कुछ इसे दक्षिणी महासागर के तापमान द्वारा संचालित क्षेत्रीय गर्मी और समुद्री बर्फ की वापसी के कारण मानते हैं, जबकि अन्य इसे WAIS पतन और नमी परिवहन में परिवर्तन के कारण मानते हैं। इसके अलावा, दक्षिणी महासागर की गर्मी और उसके बाद होने वाले AIS पीछे हटने को चलाने में उत्तरी अटलांटिक ताजे पानी के बल (Heinrich Event 11, ~135,000–130,000 वर्ष पूर्व से संबंधित) की भूमिका एक महत्वपूर्ण लेकिन अनकन्फर्म्ड वेरिएबल बनी हुई है जिसे विविध प्रॉक्सी रिकॉर्ड को सुसंगत बनाने के लिए आवश्यक है।

कार्यप्रणाली
इन अनिश्चितताओं को दूर करने के लिए, लेखकों ने वाटर आइसोटोप-सक्षम कम्युनिटी अर्थ सिस्टम मॉडल (iCESM) के एक एन्सेम्बल सिमुलेशन का उपयोग किया। अध्ययन ने पिछले आइस-शीट मॉडलिंग के आधार पर चार अलग-अलग अंटार्कटिक बर्फ की चादर स्थलाकृतिक विन्यासों का उपयोग किया:

1. PI-like: पूर्व-औद्योगिक विन्यास (Bedmap2) एक आधार रेखा के रूप में।
2. LIG noShelves: रॉस और फिल्चनर-रोन आइस शेल्व्स को हटाना (~2 मीटर समुद्री स्तर समकक्ष द्रव्यमान हानि)।
3. LIG noASE: अमंडसन सी एम्बायमेंट सेक्टर को हटाना (~4 मीटर समुद्री स्तर समकक्ष द्रव्यमान हानि)।
4. LIG collapsed: प्रमुख आइस शेल्व्स और आंतरिक WAIA का पूर्ण पतन, जिससे एक खुला महासागरीय प्रवेश द्वार बन गया (~4 मीटर समुद्री स्तर समकक्ष द्रव्यमान हानि)।

इन स्थलाकृतिक परिदृश्यों को ग्लेशियल पिघले हुए जल प्रवाह का अनुकरण करने के लिए विभिन्न ताजे पानी के 'होसिंग' प्रयोगों के साथ जोड़ा गया था:

• उत्तरी अटलांक ताज़ा जल प्रवाह (NAFWF): Heinrich Event 11 के बाद पिघले हुए जल के उत्सर्जन का अनुकरण करने के लिए 50°N और 70°N के बीच 0.2 Sv का अनुप्रयोग, जो 1,000 वर्षों के लिए लगाया गया।
• दक्षिणी महासागर ताज़ा जल प्रवाह (SOFWF): 60°S के ध्रुवीय दिशा में 0.2 Sv का अनुप्रयोग, जो AIS के पीछे हटने से स्थानीय पिघलाव का अनुकरण करता है।
• संयुक्त परिदृश्य: NAFWF और SOFWF का एक साथ अनुप्रयोग।

मॉडल आउटपुट की आठ अंटार्कटिक आइस कोर $\delta^{18}O$ रिकॉर्ड, दक्षिणी महासागर के ग्रीष्मकालीन समुद्र की सतह के तापमान (SST$_{djf}$), और सितंबर समुद्री बर्फ सांद्रता (SICs) के साथ कठोरता से तुलना की गई। मॉडल प्रदर्शन का मूल्यांकन माध्य वर्ग त्रुटि (MSE) और पूर्वाग्रह न्यूनीकरण (bias minimization) के माध्यम से किया गया। इसके अतिरिक्त, स्रोत वाष्प परिवर्तनों, रेनआउट प्रभावों और संघनन प्रभाजन (condensation fractionation) में $\delta^{18}O$ परिवर्तनों के चालकों को विघटित करने के लिए पैसिव वॉटर ट्रेसर का उपयोग किया गया।

प्रमुख परिणाम

• सामुद्रिक प्रतिक्रिया: NAFWF के समावेश ने अटलांटिक मेरिडियनल ओवरटर्निंग सर्कुलेशन (AMOC) को महत्वपूर्ण रूप से कमजोर कर दिया, जिससे उत्तर की ओर ऊष्मा परिवहन कम हो गया और दक्षिणी महासागर में ऊष्मा जमा हो गई। इसके परिणामस्वरूप पूरे दक्षिणी महासागर में 1–2°C की वृद्धि हुई, यहाँ तक कि AIS स्थलाकृतिक कमी के बिना भी। इसके विपरीत, SOFWF ने अकेले सतह के जल को ठंडा किया और समुद्री बर्फ का विस्तार किया। अकेले WAIS पतन ने आइस-एल्बेडो फीडबैक और ऊपरी महासागर के लघु तरंग विकिरण (shortwave radiation) के संपर्क में आने के माध्यम से ~50°S दक्षिण में दक्षिणी महासागर को गर्म कर दिया।
• वायुमंडलीय और समस्थानिक प्रतिक्रिया: WAIA पतन ने विषम सतह तापमान परिवर्तन उत्पन्न किए, जिसमें स्थिर पश्चिम अंटार्कटिक क्षेत्रों में 6°C तक की वृद्धि और जहाँ बर्फ को खुले महासागर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था वहाँ >10°C की वृद्धि देखी गई। महत्वपूर्ण रूप से, पतन ने वायुमंडलीय परिसंचरण को बदल दिया, जिससे पूर्वी हवाएं मजबूत हुईं और चक्रवाती विसंगतियां उत्पन्न हुईं जिससे अंतर्देशीय नमी का आगमन बढ़ गया।
• प्रॉक्सी रिकॉर्ड का सामंजस्य: वह सिमुलेशन जिसने पूरी तरह से ध्वस्त WAIA और NAFWF को जोड़ा (LIG collapsed NAFWF), डेटा के लिए सबसे अच्छा फिट प्रदान करता है, जो अंटार्कटिक आइस कोर $\delta^{18}O$ और दक्षिणी महासागर SST/SIC प्रॉक्सी दोनों के लिए MSE और पूर्वाग्रह को न्यूनतम करता है।
  • $\delta^{18}O$ संवर्धन: अध्ययन ने पाया कि $\delta^{18}O$ संवर्धन का प्रमुख चालक "रेनआउट" (भारी समस्थानिकों का अधिमान्य अवक्षेपण) था, जो गर्म नमी स्रोतों और WAIA पतन के कारण स्थलाकृतिक बाधा के हटने के कारण हुआ, जिससे अंतर्देशीय नमी का अधिक कुशल परिवहन संभव हुआ। जबकि NAFWF ने गर्मी में योगदान दिया, स्थलाकृतिक परिवर्तन हीв आइसोटोपिक सिग्नल पर प्राथमिक नियंत्रण था।
  • समुद्री बर्फ और SST: सर्वोत्तम प्रदर्शन करने वाले सिमुलेशन (जिसमें NAFWF और कम AIS शामिल थे) ने प्रॉक्सी रिकॉर्ड में देखे गए दक्षिणी महासागर के गर्म होने और समुद्री बर्फ की वापसी की तीव्रता को सफलतापूर्वक पुनरुत्पादित किया। केवल SOFWF वाले सिमुलेशन इन स्थितियों को पुनरुत्पादित करने में विफल रहे।
• चालकों का विघटन: वॉटर टैग विश्लेषण से पता चला कि जबकि सभी परिदृश्यों में स्रोत वाष्प रिक्तीकरण (source vapor depletion) हुआ, रेनआउट सिग्नल ने $\delta^{18}O$ संवर्धन के अधिकांश हिस्से की व्याख्या की। नमी स्रोतों में बदलाव मुख्य रूप से तापमान परिवर्तनों के बजाय WAIA स्थलाकृतिक बाधा के हटने से प्रेरित था।

महत्व और दावे
यह शोध दावा करता है कि LIG के दौरान देखे गए असामान्य जलवायु संकेत—विशेष रूप से अंटार्कटिक बर्फ में अत्यधिक समृद्ध $\delta^{18}O$ मान, गर्म दक्षिणी महासागर तापमान और कम समुद्री बर्फ—सर्वोत्तम रूप से एक काफी कम हुए WAIA और Heinrich Event 11 के बाद उत्तरी अटलांटिक में ग्लेशियल पिघले हुए जल की मुक्ति के संयुक्त प्रभावों द्वारा समझाए जा सकते हैं।

लेखक निष्कर्ष निकालते हैं:

1. पतन का तंत्र: उत्तरी अटलांटिक ताज़ा जल स्पल्स ने संभवतः LIG के प्रारंभ में दक्षिणी महासागर की गर्मी को प्रेरित किया, जिसने समुद्री-आधारित (marine-grounded) WAIA के पिघलने को मजबूर किया। इसके परिणामस्वरूप होने वाले AIS पीछे हटने ने स्थानीय फीडबैक के माध्यम से उप-सतही गर्मी को और बढ़ाया, जिससे संभावित रूप से WAIA का पूर्ण पतन हुआ।
2. समुद्र स्तर का योगदान: यह परिदृश्य बताता है कि अंटार्कटिक बर्फ की चादर ने LIG वैश्विक औसत समुद्र स्तर में ~4 मीटर तक का योगदान दिया होगा, जो ग्रीनलैंड और अन्य स्रोतों के योगदान के साथ मिलकर भूवैज्ञानिक अनुमानों के अनुरूप है।
3. असुरक्षा (Vulnerability): परिणाम दर्शाते हैं कि अंटार्कटिक बर्फ की चादर महासागरीय गर्मी के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, जिसमें तीव्र, महासागरीय-प्रेरित पतन की क्षमता है। अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि दक्षिणी महासागर में वर्तमान में हो रही उप-सतही गर्मी, भविष्य में आइस शीट की अस्थिरता के लिए एक महत्वपूर्ण पूर्वगामी हो सकती है, भले ही सतह के गर्म होने की दर मामूली दिखाई दे।

अध्ययन इस बात पर जोर देता है कि जबकि कक्षीय बल (orbital forcing) ने LIG की शुरुआत की, आइस शीट की विशिष्ट संरचना और पिघले हुए जल प्रवाह के माध्यम से अंतर-गोलार्धीय युग्मन (interhemispheric coupling) देखे गए पुरा-जलवायु रिकॉर्ड की मात्रा और पैटर्न को पुनरुत्पादित करने के लिए आवश्यक थे।