Urbanization-associated summer warming and temperature– moisture changes in the Beijing–Tianjin–Hebei region

किसी शहर के ऊपर की हवा, आसपास के ग्रामीण इलाकों की हवा से शायद ही कभी एक जैसी होती है। यह अंतर इसलिए पैदा होता है क्योंकि शहर उन सामग्रियों से बने होते हैं जो गर्मी को सोखती हैं और रोक कर रखती हैं, जबकि प्राकृतिक परिदृश्य पौधों और मिट्टी के माध्यम से सांस लेता है। जब सूरज चमकता है, तो एक शहर अक्सर उस ऊर्जा को कैद कर लेता है, जिससे उसके ऊपर की हवा गर्म हो जाती है। लेकिन गर्मी पूरी कहानी नहीं है। वायुमंडल नमी भी वहन करता है, जो अदृश्य जल वाष्प है जो गीली सतहों से वाष्पित होने पर हवा को ठंडा करती है। दुनिया के कई हिस्सों में, एक शहर के गर्म होने का तरीका इस बात से गहराई से जुड़ा होता है कि उसे ठंडा करने के लिए कितनी नमी उपलब्ध है। यदि जमीन सूखी है, तो गर्मी के पास हवा में जाने के अलावा कोई रास्ता नहीं बचता, जिससे दिन अधिक गर्म महसूस होते हैं। यदि जमीन गीली है, तो वाष्पीकरण एक प्राकृतिक एयर कंडीशनर की तरह काम करता है। यह समझना कि ये दो बल—गर्मी और पानी—एक शहर के बढ़ते समय कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह न केवल यह निर्धारित करता है कि गर्मियों का एक दिन कितना गर्म होगा, बल्कि यह भी कि दशकों में पूरा स्थानीय जलवायु कैसे बदलता है।

शोधकर्ता लंबे समय से जानते हैं कि शहरों के विस्तार के साथ वे गर्म होते जाते हैं, जिसे अक्सर 'अर्बन हीट आइलैंड इफेक्ट' (शहरी ऊष्मा द्वीप प्रभाव) कहा जाता है। हालांकि, उत्तरी चीन के बीजिंग-तियानजिन-हेबेई क्षेत्र पर केंद्रित एक नया अध्ययन बताता है कि यह गर्माहट एक साधारण, एकसमान चादर नहीं है। इसके बजाय, जिस तरह से शहर गर्म होता है और जिस तरह से हवा नमी धारण करती है, वे जटिल, कभी-कभी विपरीत तरीकों से बदल रहे हैं। नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ डिफेंस टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों के नेतृत्व वाली टीम ने 1981 से 2025 तक के गर्मियों के मौसम के डेटा का विश्लेषण किया। उन्होंने तापमान और आर्द्रता के रिकॉर्ड को विस्तृत मानचित्रों के साथ जोड़ा, जो सटीक रूप से दिखाते थे कि प्रत्येक क्षेत्र में जमीन का कितना हिस्सा इमारतों और पक्की सड़कों से ढका हुआ था। इन चालीस-पाँच वर्षों के परिवर्तनों को ट्रैक करके, उनका लक्ष्य यह देखना था कि क्या शहरीकरण की तीव्रता सीधे तौर पर गर्मियों की जलवायु की प्रतिक्रिया को निर्धारित करती है, विशेष रूप से एक ऐसे क्षेत्र में जहाँ पानी अक्सर दुर्लभ होता है।

अध्ययन में पाया गया कि पूरा क्षेत्र वास्तव में गर्मियों के महीनों के दौरान काफी गर्म हो गया है। दिन का सबसे गर्म समय और रात का सबसे ठंडा समय, दोनों के तापमान में वृद्धि हुई है। हालांकि, दिन की गर्मी रात की गर्माहट की तुलना में अधिक तेजी से बढ़ी। यह पैटर्न बताता है कि क्षेत्र की सतह दिन के उजाले के दौरान अधिक गर्मी को थामे रखती है। जब शोधकर्ताओं ने इस गर्माहट और निर्मित भूमि की मात्रा के बीच संबंध को देखा, तो एक स्पष्ट तस्वीर उभर कर आई। कंक्रीट और इमारतों के उच्चतम घनत्व वाले क्षेत्रों में दिन के तापमान में सबसे अधिक वृद्धि देखी गई। भूमि मानव निर्मित संरचनाओं से जितनी अधिक ढकी थी, गर्मियों के दिन उतने ही अधिक गर्म होते गए। यह संबंध मजबूत और सुसंगत था, जो यह दर्शाता है कि परिदृश्य का भौतिक रूपांतरण दिन की गर्मी का प्राथमिक चालक है।

हालांकि, रात की कहानी थोड़ी अलग थी। जबकि विकसित क्षेत्रों में रातें भी गर्म हुईं, निर्माण की मात्रा और रात के तापमान में वृद्धि के बीच का संबंध दिन के तापमान जितना कड़ा नहीं था। अधिक आश्चर्यजनक रूप से, दिन के उच्च तापमान और रात के निम्न तापमान के बीच का अंतर—तापमान का दैनिक उतार-चढ़ाव—इस बात से कोई स्पष्ट संबंध नहीं दिखाता था कि शहर कितना विकसित हुआ है। इसका अर्थ यह है कि शहरीकरण केवल दिनों को गर्म और रातों को ठंडा, या इसके विपरीत, किसी अनुमानित तरीके से नहीं बना रहा है। इसके बजाय, दिन और रात दोनों एक साथ गर्म हो रहे हैं, जो भूमि में होने वाले उन्हीं अंतर्निहित परिवर्तनों से प्रेरित हैं, लेकिन दिन की गर्मी शहर के घनत्व के प्रति अधिक तीखी प्रतिक्रिया देती है।

सबसे अधिक खुलासा करने वाली खोज वायुमंडल में मौजूद नमी के संबंध में थी। शोधकर्ताओं ने 'ड्यू पॉइंट टेम्परेचर' (ओसांक तापमान) को मापा, जो एक ऐसा मान है जो हमें बताता है कि वायुमंडल में वास्तव में कितना जल वाष्प मौजूद है। उच्च ड्यू पॉइंट का अर्थ है कि हवा अधिक नम है, जो गर्मी को अधिक कष्टदायक बना सकती है लेकिन वाष्पीकरण के माध्यम से अधिक ठंडक की अनुमति भी देती है। आंकड़ों ने दिखाया कि हालांकि इस क्षेत्र में हवा दशकों में आम तौर पर अधिक नम हुई है, लेकिन यह वृद्धि एकसमान नहीं थी। जिन क्षेत्रों में सबसे अधिक इमारतें और पक्की सतहें थीं, वहां वायुमंडलीय नमी में वृद्धि वास्तव में कम विकसित क्षेत्रों की तुलना में कमजोर थी। दूसरे शब्दों में, जो स्थान सबसे अधिक गर्म हुए, वहां आर्द्रता की शीतलन शक्ति में भी सबसे कम वृद्धि देखी गई।

यह क्षेत्र के सबसे शहरीकृत हिस्सों के लिए एक विशिष्ट जलवायु हस्ताक्षर बनाता है। जैसे-जैसे शहर का विस्तार होता है, यह मिट्टी और वनस्पति को कठोर सतहों से बदल देता है जो पानी को रोक नहीं सकतीं। पौधों के बिना जो हवा में नमी छोड़ते हैं, स्थानीय वायुमंडल आसपास के ग्रामीण इलाकों की तुलना में शुष्क हो जाता है, भले ही समग्र क्षेत्र थोड़ा अधिक नम हो रहा हो। नमी की इस कमी का मतलब है कि दिन के दौरान सतह को ठंडा करने के लिए वाष्पीकरण कम होता है, जिससे तापमान और अधिक बढ़ जाता है। अध्ययन बताता है कि चीन के इस विशिष्ट भाग में, जहाँ पानी पहले से ही सीमित है, शहरी विकास की प्रक्रिया केवल गर्मी को ही नहीं रोकती; यह सक्रिय रूप से स्थानीय जल चक्र को भी बदल देती है, जिससे उन प्राकृतिक शीतलन तंत्रों में कमी आती है जो अन्यथा गर्मी को नियंत्रित करते।

ये निष्कर्ष इस विचार को चुनौती देते हैं कि शहरी गर्माहट एक एकल, सीधा संकेत है। इसके बजाय, जलवायु प्रतिक्रिया काफी हद तक स्थानीय जल की उपलब्धता पर निर्भर करती है। बीजिंग-तियानजिन-हेबेई जैसे क्षेत्र में, जहाँ गर्मियों की हवा अक्सर शुष्क होती है, शहरी विकास द्वारा प्राकृतिक सतहों को हटाना एक फीडबैक लूप (पुनर्निवेश चक्र) बनाता है। शहर गर्म होता है क्योंकि यह वाष्पीकरण के माध्यम से खुद को ठंडा नहीं कर सकता, और यह गर्म रहता है क्योंकि इसके ऊपर की हवा में गर्मी को संतुलित करने के लिए आवश्यक नमी प्राप्त नहीं हो पाती है। शोधकर्ता कहते हैं कि हालांकि उन्होंने निर्मित वातावरण और जलवायु के बीच इन सांख्यिकीय संबंधों को स्पष्ट रूप से पहचान लिया है, लेकिन मिट्टी और निचले वायुमंडल में होने वाली सटीक भौतिक प्रक्रियाओं के लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता है। हालांकि, यह स्पष्ट है कि जैसे-जैसे शहर नमी-संवेदनशील क्षेत्रों में बढ़ते हैं, वे केवल गर्म नहीं हो रहे हैं; वे गर्मी और पानी के बीच के संबंध को मौलिक रूप से बदल रहे हैं, जिससे एक ऐसी गर्मियों की जलवायु बन रही है जो पहले की भूमि की तुलना में अधिक गर्म और अधिक शुष्क है।