A Positive Feedback between Iceberg Calving and Local Sea Level through Hydrostatic Pressure
यह अध्ययन एक पूर्व में अनछुए सकारात्मक फीडबैक तंत्र को प्रकट करता है जहाँ बर्फ की चादर के द्रव्यमान हानि के कारण होने वाली स्थानीय समुद्र के स्तर की गिरावट, आगे की कैल्विंग (ice calving) और बर्फ की हानि को तेज करने के लिए हाइड्रोस्टेटिक दबाव को कम करती है, जो अंततः 200 वर्षों में अनुमानित बर्फ की चादर के द्रव्यमान नुकसान को 86% तक बढ़ा देती है और भविष्य के अनुमानों में कैल्विंग प्रक्रियाओं के साथ स्थानीय समुद्र के स्तर की गतिशीलता को जोड़ने की आवश्यकता पर प्रकाश डालती है।
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ग्रीनलैंड और अंटार्कटिका की विशाल बर्फ की चादरें स्थिर स्मारक नहीं हैं; वे जमी हुई बर्फ की गतिशील, बहती हुई नदियाँ हैं जो अपने आस-पास के महासागर के साथ निरंतर परस्पर क्रिया करती हैं। जब ये विशाल चादरें बर्फ खोती हैं, तो वे केवल समुद्र में पानी ही नहीं बढ़ातीं; वे पास की जल सतह के आकार को भी बदल देती हैं। क्योंकि बर्फ बहुत भारी होती है, इसलिए यह अपने गुरुत्वाकर्षण से आसपास के समुद्री जल को अपनी ओर खींचती है। जब एक ग्लेशियर सिकुड़ता है, तो वह गुरुत्वाकर्षण खिंचाव कमजोर हो जाता है, जिससे पानी फैलने लगता है और बर्फ के किनारे के पास स्थानीय समुद्र का स्तर वास्तव में गिर जाता है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि समुद्र के स्तर में यह स्थानीय गिरावट बर्फ के पिघलने पर एक ब्रेक (गतिरोध) के रूप में कार्य करती है। जैसे-जैसे पानी एक जमी हुई ग्लेशियर के आधार से पीछे हटता है, बर्फ का प्रवाह धीमा हो जाता है और ग्राउंडिंग लाइन का पीछे हटना स्थिर हो जाता है। यह स्थिरीकरण प्रभाव हमारे भविष्य के तटों की भविष्यवाणी करने में शोधकर्ताओं के लिए एक प्रमुख हिस्सा रहा है।
हालाँकि, जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और डार्टमाउथ कॉलेज के शोधकर्ताओं का एक नया अध्ययन बताता है कि यह संबंध पहले की तुलना में अधिक जटिल है। जबकि समुद्र के स्तर में गिरावट भूमि से बर्फ के प्रवाह को धीमा कर सकती है, यह साथ ही ग्लेशियर के किनारे पर आइसबर्ग (बर्फ के खंड) के टूटने की प्रक्रिया को तेज कर सकती है। शोधकर्ताओं ने पश्चिम अंटार्कटिका के अमंडसन सागर क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित किया, जो एक ऐसा क्षेत्र है जहाँ बर्फ का नुकसान तेजी से बढ़ रहा है। उन्होंने पाया कि जब स्थानीय समुद्र का स्तर गिरता है, तो यह जमी हुई बर्फ के चेहरे पर वापस दबाव बनाने वाले हाइड्रोस्टेटिक दबाव (जलस्थैतिक दबाव) को कम कर देता है। दबाव में यह कमी एक तनाव पैदा करती है जो बर्फ को फटने और टूटने के लिए प्रोत्साहित करती है, जिससे समुद्र में अधिक आइसबर्ग गिरने लगते हैं। नियति के एक मोड़ में, वही तंत्र जिसे बर्फ के नुकसान को धीमा करने वाला माना जाता था, कुछ विशेष परिस्थितियों में एक ऐसी श्रृंखला को सक्रिय कर सकता है जो इसे तेज कर देता है।
यह समझने के लिए कि यह कैसे काम करता है, टीम ने पाइन आइलैंड और थवेट्स ग्लेशियरों के भविष्य का अनुकरण (सिमुलेशन) करने के लिए एक परिष्कृत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया, जो अंटार्कटिका के दो सबसे संवेदनशील आइस स्ट्रीम हैं। उन्होंने यह देखने के लिए प्रयोगों की एक श्रृंखला चलाई कि यदि समुद्र का स्तर एक मीटर से बीस मीटर तक की विशिष्ट मात्रा में गिरता है, तो बर्फ कैसी प्रतिक्रिया देगी। अपने प्रारंभिक परीक्षणों में, उन्होंने ये गिरावट केवल ग्लेशियर के बिल्कुल सामने वाले हिस्से पर लागू की जहाँ बर्फ पानी से मिलती है। परिणाम चौंकाने वाले थे। जब कैलिंग फ्रंट (बर्फ टूटने के अग्र भाग) पर समुद्र का स्तर गिरा, तो वे आइस शेल्फ जो आमतौर पर एक बफर (बट्रेस) के रूप में कार्य करते हैं और भूमि से बर्फ के प्रवाह को रोकते हैं, वे बहुत तेजी से ढहने लगे। इन शेल्फों के समर्थन के बिना, ग्लेशियर तेजी से पीछे हटने लगे। उन सिमुलेशन में जहाँ समुद्र का स्तर सामने बीस मीटर गिरा, बर्फ का नुकसान बिना किसी समुद्र स्तर परिवर्तन वाले परिदृश्य की तुलना में तीन सौ प्रतिशत से अधिक बढ़ गया। इसके विपरीत, जब उन्होंने समुद्र के स्तर की समान गिरावट को केवल उस बिंदु पर लागू किया जहाँ बर्फ पहली बार भूमि छोड़ती है, तो ग्लेशियर धीमे हो गए, जिससे पुराने सिद्धांत की पुष्टि हुई कि समुद्र के स्तर में गिरावट ग्राउंडिंग लाइन को स्थिर कर सकती है।
इस खोज की वास्तविक शक्ति तब सामने आई जब शोधकर्ताओं ने इन प्रभावों को एक पूर्ण रूप से युग्मित (कपलड) सिमुलेशन में जोड़ा। समुद्र के स्तर को किसी विशिष्ट स्थान पर बदलने के बजाय, उन्होंने मॉडल को यह गणना करने दिया कि बदलते गुरुत्वाकर्षण और पृथ्वी की पपड़ी के ऊपर-नीचे होने को ध्यान में रखते हुए, बर्फ के पिघलने के जवाब में समुद्र का स्तर स्वाभाविक रूप से कैसे बदलेगा। इस यथार्थवादी परिदृश्य में, ग्लेशियरों के पीछे हटने के दौरान ठीक उनके सामने समुद्र का स्तर सबसे अधिक गिरा। जल स्तर में इस स्थानीय गिरावट ने बर्फ के चेहरे पर दबाव को कम कर दिया, जिससे बर्फ के टूटने और अलग होने की आवृत्ति बढ़ गई। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह सकारात्मक फीडबैक लूप, जहाँ पिघलना समुद्र के स्तर को गिराता है और यह अधिक पिघलने का कारण बनता है, ग्राउंडिंग लाइन पर देखे गए स्थिरीकरण प्रभाव को पछाड़ देता है। दो सौ वर्षों की अवधि में, पूर्ण रूप से युग्मित सिमुलेशन ने दिखाया कि बर्फ का नुकसान उस सिमुलेशन की तुलना में निवासी प्रतिशत अधिक था जिसमें स्थानीय समुद्र के स्तर और आइसबर्ग कैलिंग के बीच इस परस्पर क्रिया को नजरअंदाज किया गया था।
यह निष्कर्ष सुझाव देता है कि वर्तमान मॉडल, जो अक्सर बर्फ की चादर और स्थानीय समुद्र के स्तर को अलग-अलग प्रणालियों के रूप में मानते हैं या केवल यह देखते हैं कि समुद्र का स्तर भूमि से बर्फ के प्रवाह को कैसे प्रभावित करता है, अंटार्कटिका कितनी तेजी से अपनी बर्फ खो सकता है, इसका कम अनुमान लगा रहे हैं। यह अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि ग्लेशियर के सामने से बर्फ के टूटने की प्रक्रिया भूमि के आंतरिक भाग से बर्फ के प्रवाह की तरह ही स्थानीय जल दबाव के प्रति संवेदनशील है। यदि बर्फ के किनारे के पास समुद्र का स्तर गिरता है, तो यह एक महत्वपूर्ण सहायता प्रणाली को हटा देता है, जिससे बर्फ का फटना और गिरना आसान हो जाता है। शोधकर्ता जोर देते हैं कि भविष्य में समुद्र के स्तर के बढ़ने का सटीक अनुमान लगाने के लिए, वैज्ञानिकों को इस नाजुक संतुलन को ध्यान में रखना चाहिए। बर्फ की चादर केवल द्रव्यमान (मास) नहीं खो रही है; यह अपने आस-पास के महासागर को भी नया आकार दे रही है, और वह नया आकार, बदले में, बर्फ को और अधिक द्रव्यमान खोने के लिए प्रेरित कर रहा है। इस परस्पर क्रिया का चक्र यह अर्थ देता है कि अंटकटिक बर्फ की चादर का भविष्य पहले की गणनाओं की तुलना में अधिक अस्थिर हो सकता है, जो एक ऐसे फीडबैक लूप द्वारा संचालित है जो एक स्थिर करने वाली शक्ति को तीव्र परिवर्तन के उत्प्रेरक में बदल देता है।
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