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A physics-based framework for monitoring global temperature surges

यह शोध पत्र एक भौतिकी-आधारित निगरानी ढांचे को प्रस्तुत करता है जो पृथ्वी के ऊर्जा असंतुलन और अल नीनो-प्रेरित उपसतह ऊष्मा विमोचन का उपयोग करके वैश्विक सतह तापमान विविधताओं की सफलतापूर्वक व्याख्या करता है, साथ ही यह अनुमान लगाता है कि एक प्रबल 1997/98-श्रेणी का अल नीनो 2023/24 के रिकॉर्ड को 0.33 K से अधिक बढ़ा सकता है।

मूल लेखक: Shoshiro Minobe, Erik Behrens, Kirsten Findell, Erich Fischer, Benoît Meyssignac, Takuro Michibata, Rowan Sutton

प्रकाशित 2026-08-07

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Shoshiro Minobe, Erik Behrens, Kirsten Findell, Erich Fischer, Benoît Meyssignac, Takuro Michibata, Rowan Sutton

मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। ✨ नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

ग्रह का बुखार और महासागर का थर्मोस्टेट

कल्पना कीजिए कि पृथ्वी एक विशाल, जीवित घर है। कभी-कभी, यह घर बहुत गर्म हो जाता है, न केवल इसलिए कि सूरज अधिक चमक रहा है, बल्कि इसलिए क्योंकि यह घर बाहर निकलने वाली गर्मी की तुलना में अधिक गर्मी को अपने भीतर रोक कर रख रहा है। वैज्ञानिक इसे "पृथ्वी का ऊर्जा असंतुलन" (Earth's energy imbalance) कहते हैं। यह एक बाथटब की तरह है जहाँ नल का पानी ड्रेन से तेज़ बह रहा है; पानी का स्तर (गर्मी) बढ़ता जा रहा है। आमतौर पर, यह दशकों में धीरे-धीरे होता है, लेकिन हाल ही में, पानी का स्तर बेतहाशा बढ़ रहा है।

इसे समझने के लिए, हमें इस कहानी के दो मुख्य पात्रों को देखने की आवश्यकता है। पहला, "नल" है, जो हमारे वायुमंडल द्वारा फँसाई गई अतिरिक्त गर्मी है। दूसरा, "बाथटब का गुप्त कोना" है, यानी गहरा महासागर। महासागर एक विशाल स्पंज की तरह कार्य करता है। कभी-कभी, यह सतह से अतिरिक्त गर्मी सोख लेता है और उसे गहराई में छिपा देता है। अन्य समय में, यह उस गर्मी को वापस निचोड़ देता है, उसे सतह पर छोड़ देता है और इसके ऊपर की हवा को बहुत अधिक गर्म महसूस कराता है। यह निचोड़ने और सोखने की प्रक्रिया प्रशांत महासागर में एक प्राकृतिक मौसम पैटर्न द्वारा संचालित होती है जिसे 'एल नीनो' (El Niño) कहा जाता है। जब एल नीनो मजबूत होता है, तो यह ऐसा होता है जैसे किसी ने अचानक गहरे महासागर में एक वाल्व खोल दिया हो, जिससे जमा हुई गर्मी की बाढ़ वायुमंडल में निकल आती है।

यह क्यों मायने रखता है? क्योंकि जब हवा बहुत गर्म हो जाती है, तो इससे तूफान, सूखा और बर्फ का पिघलना जैसी स्थितियाँ पैदा होती हैं। हमें यह जानने की आवश्यकता है कि तापमान क्यों बढ़ रहा है ताकि हम अनुमान लगा सकें कि आगे क्या होने वाला है। क्या यह केवल नल का तेज़ चलना है, या महासागर अचानक अपना गुप्त भंडार खाली कर रहा है? यह वह पहेली है जिसे वैज्ञानिकों की एक टीम सुलझाने के लिए निकली है।

हीट बजट: एक भौतिकी-आधारित भविष्य बताने वाला यंत्र

शोधकर्ताओं की एक टीम ने पृथ्वी की गर्मी के लिए एक "वित्तीय बहीखाते" (financial ledger) की तरह काम करने वाला एक नया "भौतिकी-आधारित ढांचा" (physics-based framework) तैयार किया है। केवल यह अनुमान लगाने के बजाय कि ग्रह क्यों गर्म हो रहा है, उन्होंने एक ऐसी प्रणाली बनाई है जो हर महीने आने वाली और जाने वाली ऊर्जा (धन) का हिसाब रखती है। उनका लक्ष्य यह देखना था कि क्या वे हाल के रिकॉर्ड तोड़ हीटवेव्स की व्याख्या कर सकते हैं और, अधिक महत्वपूर्ण रूपв, यह अनुमान लगा सकते हैं कि अगला वर्ष कैसा होगा।

वायुमंडल और महासागर का बहीखाता
वैज्ञानिकों ने पृथ्वी की एक विशिष्ट "निकट-सतह" (near-surface) परत पर ध्यान केंद्रित किया: वह हवा जिसे हम सांस लेते हैं और समुद्र के ऊपरी 100 मीटर। वे इस परत में कुल ऊर्जा को "A+O100" कहते हैं। इसे ग्रह का "सक्रिय कैश रजिस्टर" समझें। यह पता लगाने के लिए कि किसी भी समय रजिस्टर में कितना पैसा है, उन्होंने एक सरल नियम का उपयोग किया: आज आपके पास जो है = जो एक साल पहले था + जो इस वर्ष आया - जो बाहर गया।

उनके समीकरण में, "जो आया" है पृथ्वी का ऊर्जा असंतुलन (EEI)—वह अतिरिक्त गर्मी जो बादलों और ग्रीनहाउस गैसों द्वारा फँसा दी गई है। "जो बाहर गया" वास्तव में थोड़ा जटिल है; यह वह गर्मी है जो गहरे महासागर में खींची जाती है या गहरे महासागर से बाहर निकलती है। टीम ने पाया कि यदि आप वायुमंडल के शीर्ष से आने वाली ऊर्जा और उष्णकटिबंधीय प्रशांत महासागर (विशेष रूप से 100-300 मीटर की परत) में ऊपर-नीचे होने वाली गर्मी का पता लगाते हैं, तो आप वैश्विक तापमान में होने वाले लगभग सभी परिवर्तनों की व्याख्या कर सकते हैं।

"अहा!" क्षण: बहीखाता बंद करना
शोधकर्ताओं ने इस ढांचे का परीक्षण "आर्गो युग" (2005 से शुरू) के डेटा का उपयोग करके किया, जो एक ऐसा समय है जब हमारे पास उत्कृष्ट वैश्विक महासागरीय माप उपलब्ध हैं। उन्होंने पाया कि उनका "हीट बजट" पूरी तरह से मेल खाता है। दूसरे शब्दों में, गणित हर महीने सटीक बैठता है। जब उन्होंने अपने द्वारा गणना की गई ऊर्जा के स्तर की तुलना वास्तविक देखी गई वैश्विक तापमान से की, तो मिलान अविश्वसनीय रूप से मजबूत था, जिसका सहसंबंध (correlation) 0.964 था। इसका अर्थ है कि उनके मॉडल ने केवल अनुमान नहीं लगाया; इसने वास्तविक दुनिया के तापमान के उतार-चढ़ाव को सटीक रूप से पुनरुत्पादित किया, जिसमें 2023 और 2024 के बड़े उछाल भी शामिल हैं।

उन्होंने इस नाटक के चार मुख्य पात्रों की पहचान की:

कैरीओवर (Carryover): पिछले वर्ष से बची हुई गर्मी। यह सबसे बड़ा कारक है। एक बार जब ग्रह गर्म हो जाता है, तो यह गर्म ही रहता है क्योंकि यह गर्मी "विरासत" में मिलती है।
EEI सर्ज (EEI Surge): वायुमंडल द्वारा फँसाई जा रही स्थिर, बढ़ती हुई गर्मी। यह हमेशा सकारात्मक होती है और लगातार मजबूत होती जा रही है।
सबसरफेस रिलीज (Subsurface Release): उष्णकटिबंधीय प्रशांत क्षेत्र से एल नीनो के दौरान छोड़ी गई गर्मी। यह वह चर (variable) है जो बड़े उछाल का कारण बनता है।
बैकग्राउंड अपटेक (Background Uptake): गहरे महासागर में गर्मी का एक स्थिर, धीमा बहाव जो हर समय होता रहता है, जो एक निरंतर शीतलन बल के रूप में कार्य करता है।

हालिया गर्मी इतनी चरम क्यों थी?
पेपर स्पष्ट करता है कि 2023 और 2024 की रिकॉर्ड तोड़ गर्मी केवल एक कारण से नहीं थी। यह एक "परफेक्ट स्टॉर्म" था जहाँ दो कारक एक साथ काम कर रहे थे। पहला, पृथ्वी का ऊर्जा असंतुलन (फँसा हुआ ताप) रिकॉर्ड स्तर तक बढ़ गया, जो भूमध्य रेखा के पास अत्यधिक केंद्रित था। दूसरा, एक मजबूत एल नीनो, जो कई वर्षों के ला नीना (जिसने गर्मी को सोख लिया था) से परिवर्तित हुआ, जिसने उष्णकटिबंधीय प्रशांत उप-सतह से जमा हुई भारी मात्रा में गर्मी को सतह पर धकेल दिया। मॉडल दिखाता है कि यदि एल नीनो इस गर्मी को मुक्त नहीं करता, तो तापमान का उछाल इतना गंभीर नहीं होता।

आगे की राह: 2026/27 का पूर्वानुमान
इस पेपर का सबसे रोमांचक हिस्सा "आउटलुक" (Outlook) है। टीम ने अपने ढांचे का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए किया कि अगले वर्ष क्या हो सकता है, यह मानते हुए कि एक नया एल नीनो विकसित हो रहा है (जो कि NOAA के अनुसार, बहुत मजबूत होने की 81% संभावना है)। उन्होंने इतिहास के आधार पर तीन परिदृश्य बनाए:

छोटा रिलीज (Small Release): 2002/03 के एल नीनो के समान (15 ZJ गर्मी का विमोचन)।
मध्यम रिलीज (Medium Release): 2009/10 के एल नीनो के समान (24 ZJ)।
बड़ा रिलीज (Big Release): महान 1997/98 के "सुपर एल नीनो" के समान (48 ZJ)।

परिणाम बताते हैं कि भले ही "छोटा" परिदृश्य घटित हो, तो भी यह संभवतः पिछले वैश्विक तापमान रिकॉर्ड को तोड़ देगा। हालांकि, यदि "बड़ा रिलीज" वाला परिदृश्य सामने आता है, तो पेपर सुझाव देता है कि वैश्विक तापमान 2023/24 के रिकॉर्ड से 0.33 K ऊपर जा सकता है। यह वैश्विक तापमान को पूर्व-औद्योगिक स्तर से 2.03 K ऊपर धकेल देगा। इस उछाल का शिखर 2027 की शुरुआत में, विशेष रूप से फरवरी या मार्च के आसपास होने का अनुमान है, जो इस बात पर निर्भर करेगा कि एल नीनो कितना मजबूत होता है।

मॉडल क्या खारिज करता है?
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह ढांचा इस विचार को खारिज करता है कि गहरा वैश्विक महासागर (100 मीटर से नीचे) इन वार्षिक तापमान परिवर्तनों का प्राथमिक चालक है। जब उन्होंने अपने भविष्यवक्ता के रूप में गहरे महासागर का उपयोग करने का प्रयास किया, तो गणित काम नहीं किया; संख्याएँ अव्यवस्थित थीं और तापमान रिकॉर्ड से मेल नहीं खाती थीं। ऊष्मा का आदान-प्रदान विशेष रूप रूप से उस उथले, उष्णकटिबंधीय प्रशांत परत (100-300 मीटर) में हो रहा है।

वे कितने आश्वस्त हैं?
लेखक अतीत की व्याख्या करने की अपनी क्षमता को लेकर बहुत आश्वस्त हैं, क्योंकि उनका मॉडल देखे गए विचरण (variance) के 96% हिस्से की व्याख्या करता है। भविष्य के लिए, वे सतर्क लेकिन स्पष्ट हैं। वे कहते हैं कि उनके अनुमान "परिदृश्यों" और ऐतिहासिक पैटर्न पर आधारित हैं, न कि एक गारंटीकृत भविष्य बताने वाले यंत्र पर। जैसे-जैसे वे आगे देखते हैं, अनिश्चितता बढ़ती जाती है, जो उनके तापमान अनुमानों में ±0.07 K से ±0.11 K तक रहती है। वे इस बात पर जोर देते हैं कि 2026 से गर्मी का "कैरीओवर" एल नीनो के बावजूद तापमान को ऊंचा बनाए रखेगा, लेकिन एल नीनो द्वारा छोड़ी जाने वाली गर्मी का आकार ही वह 'वाइल्ड कार्ड' है जो यह तय करेगा कि यह कितना गर्म होगा।

संक्षेप में, यह पेपर हमें पृथ्वी के बुखार को देखने का एक नया, भौतिकी-आधारित तरीका प्रदान करता है। यह हमें बताता है कि हालिया तापमान उछाल फँसे हुए ताप के उछाल और महासागरीय गर्मी के भारी विमोचन का एक संयोजन था। आगे देखते हुए, यह सुझाव देता है कि हमें 2027 में एक और रिकॉर्ड तोड़ वर्ष के लिए तैयार रहना चाहिए, और इसकी सटीक तीव्रता इस बात पर निर्भर करेगी कि प्रशांत महासागर कितनी गर्मी छोड़ने का निर्णय लेता है।

तकनीकी सारांश: वैश्विक तापमान उछाल की निगरानी के लिए एक भौतिकी-आधारित ढांचा

समस्या विवरण
पृथ्वी की जलवायु हाल ही में असाधारण चरम सीमाओं के दौर में प्रवेश कर चुकी है, जिसमें 2023 और 2024 में वैश्विक सतह के तापमान ने असामान्य रूप से बड़े अंतर से रिकॉर्ड तोड़ दिए हैं। ये उछाल दो समवर्ती भौतिक तंत्रों द्वारा संचालित हैं: बहु-वर्षीय ला नीना से तीव्र एल नीनो की स्थिति में संक्रमण से जुड़े उष्णकटिबंधीय-प्रशांत उप-सतही (subsurface) से ऊष्मा के उत्सर्जन और एक दीर्घकालिक सकारात्मक प्रवृत्ति पर आरोपित पृथ्वी के ऊर्जा असंतुलन (EEI) में वृद्धि के कारण। जबकि पिछले अध्ययनों ने इन तंत्रों का विश्लेषण व्यक्तिगत घटनाओं के संदर्भ में किया है, एक निरंतर, भौतिकी-आधारित ढांचे का अभाव है जो पिछले परिवर्तनों का श्रेय देने और भविष्य के तापमान पथों का अनुमान लगाने के लिए महीने-दर-महीने आधार पर EEI और ऊर्ध्वाधर महासागरीय ऊष्मा विनिमय के युग्मित विकास को ट्रैक कर सके।

कार्यप्रणाली
लेखक निकट-सतह जलवायु प्रणाली के लिए एक निरंतर, एक-वर्षीय ऊष्मा बजट ढांचे का प्रस्ताव करते हैं। यह कार्यप्रणाली एक वर्ष के अंतराल में ऊर्जा के संरक्षण पर आधारित है, जहाँ कुल स्तंभ ऊर्जा (total column energy) में परिवर्तन वायुमंडल के शीर्ष (TOA) पर शुद्ध विकिरण के समय-एकीकृत मान के बराबर होता है।

निकट-सतह ऊर्जा की परिभाषा: यह ढांचा निकट-सतही ऊर्जा ( $A + O_{100}$ ) को अलग करता है, जिसे वैश्विक वायुमंडलीय ऊर्जा विसंगति ( $A$ ) और वैश्विक 0–100 मीटर निकट-सतह महासागरीय ऊष्मा सामग्री (OHC) विसंगति ( $O_{100}$ ) के योग के रूप में परिभाषित किया गया है। यह मीट्रिक दिखाया गया है कि आर्गो (Argo) युग के दौरान वैश्विक माध्य सतह वायु तापमान (GSAT) के साथ दृढ़ता से सह-परिवर्तित होता है ( $r = 0.965$ )।
बजट समीकरण: किसी भी लक्षित माह $t$ $t$ के लिए $(A + O_{100})$ $(A + O_{100})$ का पुनर्निर्माण पिछले एक वर्ष से प्राप्त चार पदों का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है:
- कैरीओवर (Carryover): एक वर्ष पूर्व का $(A + O_{100})$ का प्रेक्षित मान, $(A + O_{100})(t - 1\text{yr})$ ।
- एकीकृत EEI: पृथ्वी के ऊर्जा असंतुलन ( $\int R dt$ ) का पिछला एक-वर्षीय समाकलन।
- उप-सतही ऊष्मा विनिमय ( $S$ ): उप-सतही ऊष्मा भंडारण में एक-वर्ष का परिवर्तन, जिसे विशेष रूप से $S = -\Delta_{1\text{yr}}(O_{sub})$ के रूप में परिभाषित किया गया है। लेखक उष्णकटिबंधीय-प्रशांत 100–300 मीटर परत को इष्टतम उप-सतही जलाशय के रूप में पहचानते हैं, क्योंकि यह ENSO-संचालित ऊर्ध्वाधर ऊष्मा विनिमय को पकड़ता है और गहरे वैश्विक स्तरों में पाए जाने वाले उत्पाद-निर्भर रुझानों से बचता है।
- पृष्ठभूमि अवशोषण ( $C$ ): एक स्थिर पद जो गहरे महासागर, भूमि और क्रायोस्फीयर द्वारा निरंतर ऊष्मा अवशोषण का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे एक स्थिर मान ( $12.4 \text{ ZJ yr}^{-1}$ ) के रूप में माना गया है।
डेटा स्रोत: विश्लेषण जनवरी 2005 के बाद (निकट-वैश्विक आर्गो नमूनाकरण की शुरुआत) के मासिक डेटा का उपयोग करता है। इसमें TOA विकिरण के लिए CERES-EBAF, तीन स्वतंत्र OHC उत्पाद (ORAS5, EN4, IAP), और वायुमंडल के लिए ERA5 शामिल हैं।
पूर्वानुमान परिदृश्य: आउटलुक घटक के लिए, यह ढांचा वर्तमान निकट-सतह ऊर्जा, भविष्य के EEI के रैखिक रुझान प्रक्षेपण और 1995 के बाद की ऐतिहासिक एल नीनो घटनाओं से प्राप्त तीन परिदृश्य-आधारित उप-सतही ऊष्मा रिलीज ( $S$ ) प्रक्षेपवक्रों को जोड़कर एक वर्ष आगे के $(A + O_{100})$ का अनुमान लगाता है (सबसे छोटा, मध्यम और सबसे बड़ा रिलीज)।

मुख्य परिणाम

बजट क्लोजर (Budget Closure): यह ढांचा पूरे आर्गो युग (जनवरी 2006–वर्तमान) के दौरान महीने-दर-महीने एक-वर्षीय ऊष्मा बजट को सफलतापूर्वक पूर्ण करता है। $(A + O_{100})$ का पुनर्निर्माण प्रेक्षित मूल्यों को 0.98 का सहसंबंध और 4.5 ZJ का रूट-मीन-स्क्वायर एरर (RMSE) के साथ पुनरुत्पादित करता है, जो प्रेक्षित विचरण का 96% स्पष्ट करता है। जब इसे GSAT में परिवर्तित किया जाता है, तो सहसंबंध 0.964 और RMSE 0.068 K होता है।
हालिया चरम सीमाओं का एट्रिब्यूशन: विश्लेषण 2023/24 की असाधारण गर्मी को पिछले वर्ष के कैरीओवर, बढ़ते एकीकृत EEI और एल नीनो के दौरान एक मजबूत सकारात्मक उप-सतही ऊष्मा रिलीज पद ( $S$ ) के कारण बताता है। इसके विपरीत, 2024 और 2025 में देखी गई निकट-सतह ऊर्जा की गिरावट का मुख्य कारण बाद के ला नीना चरण के दौरान उप-सतह महासागर द्वारा ऊष्मा लेना (ऋणात्मक $S$ ) है, जो एक बार उछाल विकसित होने के बाद वर्ष-दर-वर्ष पैमाने पर निकट-सतह प्रणाली को महत्वपूर्ण रूप से ठंडा करने में सक्षम एकमात्र प्रक्रिया है।
स्थानिक वितरण: इन उछालों को चलाने वाला बढ़ा हुआ शुद्ध विकिरण निम्न अक्षांशों पर केंद्रित है। 30°S–30°N बेल्ट 2022/23 में 80% और 2025/26 में 87% वैश्विक-माध्य EEI विसंगति के लिए जिम्मेदार है। यह विसंगति मुख्य रूप से कम शॉर्टवेव परावर्तन (विशेष रूप से बादलों के कारण) से प्रभावी है।
भविष्य का आउटलुक: जून 2026 में घोषित विकसित होते एल नीनो के आधार पर, यह ढांचा आने वाले वर्ष के लिए तीन संभावित प्रक्षेपववृत्त (trajectories) का अनुमान लगाता है। सबसे छोटे रिलीज परिदृश्य (15 ZJ, 2002/03 के तुलनीय) के तहत भी, अनुमानित GSAT पिछले रिकॉर्ड के बराबर या उससे अधिक होगा। एक मध्यम रिलीज (24 ZJ) और एक "1997/98-श्रेणी" का रिलीज (48 ZJ) क्रमशः 1850–1900 पूर्व-औद्योगिक बेसलाइन से क्रमशः 1.79 K और 2.03 K के GSAT शिखर का परिणाम देगा। 1997/98-श्रेणी का परिदृश्य 2023/24 के रिकॉर्ड से 0.33 K ऊपर एक संभावित रिकॉर्ड तोड़ने का सुझाव देता है।

महत्व और दावे
यह शोध दावा करता है कि यह पहला निरंतर, भौतिकी-आधारित निगरानी ढांचा प्रदान करता है जो वैश्विक सतह तापमान के उतार-चढ़ाव को मासिक आधार पर पृथ्वी के ऊर्जा असंतुल्य (EEI) और एल नीनो-संचालित उप-सतही ऊष्मा विनिमय से जोड़ता है। यह प्रदर्शित करके कि बजट पूरे आर्गो युग में लगातार पूर्ण होता है, अध्ययन इस परिकल्पना को मान्य करता है कि निकट-सतह ऊर्जा स्तर संचित EEI, उष्णकटिबंधीय-प्रशांत उप-सतही ऊष्मा विनिमय और एक स्थिर पृष्ठभूमि अवशोषण द्वारा नियंत्रित होते हैं।

इस कार्य का महत्व इसके दोहरे आउटपुट में निहित है:

एट्रिब्यूशन (Attribution): यह पिछले तापमान परिवर्तनों के लिए एक मात्रात्मक स्पष्टीकरण प्रदान करता है, जो रेडिएटिव फोर्सिंग (EEI) और आंतरिक परिवर्तनशीलता (ENSO ऊष्मा विनिमय) की भूमिकाओं के बीच अंतर करता है।
आउटलुक (Outlook): यह आने वाले वर्ष के लिए वैश्विक सतह तापमान का परिदृश्य-आधारित प्रक्षेपण प्रदान करता है, जिसमें स्पष्ट रूप से बढ़ते EEI और संभावित एल नीनो ऊष्मा रिलीज के परिमाण को शामिल किया गया है।

लेखक का तर्क है कि इस ढांचे को नियमित रूप से अपडेट करना (जैसे, वार्षिक जलवायु मूल्यांकन में) इन दो प्राथमिक भौतिक तंत्रों द्वारा संचालित वैश्विक तापमान विविधताओं की समझ और भविष्यवाणी को उन्नत करेगा। यह अध्ययन विशिष्ट मौसम घटनाओं की भविष्यवाणी करने का दावा नहीं करता है बल्कि एक वर्ष की अवधि के लिए वैश्विक जलवायु प्रणाली के ऊष्मागतिकी विकास (thermodynamic evolution) की भविष्यवाणी करता है।

ग्रह का बुखार और महासागर का थर्मोस्टेट

हीट बजट: एक भौतिकी-आधारित भविष्य बताने वाला यंत्र

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