A Declining Longwave Cloud Radiative Effect over Iraq: Satellite-Based Climatology and Dynamical Attribution
यह अध्ययन 2001 से 2024 तक इराक में वसंत ऋतु के दीर्घतरंग क्लाउड रेडिएटिव प्रभाव (longwave cloud radiative effect) में एक महत्वपूर्ण गिरावट की प्रवृत्ति को प्रकट करने के लिए बहु-स्रोत उपग्रह डेटा का उपयोग करता है, जो स्थानिक परिवर्तनशीलता और कालिक परिवर्तनों को पर्वतीय क्लाउड एन्हांसमेंट, ऊपरी-स्तर के डायनेमिकल ट्रफ्स और स्थानीय नमी के स्रोतों के प्रति आनुपातिक रूप से जोड़ता है, साथ ही पुनर्मूल्यांकन मॉडलों (reanalysis models) के साथ विसंगतियों पर प्रकाश डालता है।
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आसमान कभी भी वास्तव में खाली नहीं होता, यहाँ तक कि सबसे शुष्क रेगिस्तानों के ऊपर भी। यह बादलों से भरा होता है, और वे बादल केवल हवा में तैरती निष्क्रिय सफेद आकृतियाँ नहीं हैं; वे ग्रह के ऊर्जा संतुलन में सक्रिय भागीदार हैं। वे एक कंबल की तरह कार्य करते हैं, उस गर्मी को रोकते हैं जो पृथ्वी की सतह से वापस अंतरिक्ष में जाने की कोशिश करती है। यह रोकने का प्रभाव तब सबसे अधिक होता है जब बादल ऊँचे और ठंडे होते हैं, क्योंकि वे इतने ठंडे होते हैं कि स्वयं बहुत कम ऊष्मा उत्सर्जित करते हैं, जिससे नीचे से उठने वाली गर्माहट प्रभावी रूप से रुक जाती है। वैज्ञानिक इसे 'लॉन्गवेव क्लाउड रेडिएटिव इफेक्ट' (longwave cloud radiative effect) कहते हैं। ये बादल कितनी गर्मी रोकते हैं, इसे सटीक रूप से समझना जलवायु परिवर्तन की भविष्यवाणी करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है, फिर भी लंबे समय तक इराक के ऊपर यह प्रभाव एक रहस्य बना रहा। हालाँकि हम जानते थे कि वहाँ बादल कहाँ बनते हैं, लेकिन हमारे पास इस बात का कोई स्पष्ट, स्वतंत्र माप नहीं था कि वे वायुमंडल को कितना गर्म करते हैं, मुख्य रूप से इसलिए क्योंकि पिछले अध्ययन कंप्यूटर मॉडल पर निर्भर थे जो बादलों और गर्मी दोनों का एक साथ अनुमान लगाते थे, जिससे यह जानना कठिन हो जाता था कि परिणाम वास्तविक थे या केवल मॉडल की अपनी धारणाओं का उत्पाद।
इराक के शोधकर्ताओं की एक टीम ने कंप्यूटर के अनुमानों पर भरोसा करने के बजाय सीधे आकाश की ओर देखकर इस पहेली को सुलझाने का निर्णय लिया। उन्होंने 2001 से 2024 तक के डेढ़ दशक के प्रत्यक्ष उपग्रह अवलोकनों का उपयोग किया, ताकि वसंत के महीनों के दौरान इराक के ऊपर वायुमंडल के शीर्ष से निकलने वाली गर्मी को मापा जा सके। बादलों वाले दिनों और साफ दिनों में निकलने वाली गर्मी की तुलना करके, वे सटीक गणना कर सके कि बादल कितनी गर्मी को रोक रहे हैं। उनका कार्य परिवर्तन के दौर से गुजर रहे एक क्षेत्र की स्पष्ट तस्वीर पेश करता है। उन्होंने पाया कि वसंत के दौरान, इराक के ऊपर के बादल प्रति वर्ग मीटर औसतन 26.5 वॉट ऊर्जा को रोकते हैं, और अप्रैल में यह प्रभाव लगभग 30 वॉट के करीब पहुँचकर चरम पर होता है। यह गर्माहट पूरे देश में समान रूप से नहीं फैली है; यह उत्तर-पूर्व में सबसे अधिक है, जहाँ बादल ज़ाग्रोस (Zagros) पहाड़ों की तलहटी से सटकर रहते हैं, और दक्षिण-पश्चिम में सबसे कम है, जहाँ शुष्क रेगिस्तानी हवा बादल बनने की प्रक्रिया को दबा देती है।
हालाँकि, सबसे महत्वपूर्ण खोज यह है कि यह गर्मी रोकने वाला कंबल पतला होता जा रहा है। शोधकर्ताओं ने पिछले चौबीस वर्षों में गर्मी रोकने के प्रभाव में एक निरंतर, मापने योग्य गिरावट देखी। बादलों द्वारा रोकी जाने वाली गर्मी की मात्रा हर दशक में 1.72 वॉट प्रति वर्ग मीटर की दर से गिरी है। यह एक वास्तविक, देखा गया रुझान है, न कि केवल एक उतार-चढ़ाव। अध्ययन बताता है कि इस गिरावट का लगभग आधा हिस्सा संभवतः बादलों के ऊपरी हिस्सों के थोड़ा गर्म होने के कारण है। जैसे-जैसे बादलों के ऊपरी हिस्से गर्म होते हैं, वे स्वयं अधिक ऊष्मा उत्सर्जित करते हैं, जिससे नीचे की जमीन से रोकी जाने वाली शुद्ध गर्मी की मात्रा कम हो जाती है। हालाँकि शोधकर्ता इस बात को पूर्ण निश्चितता के साथ नहीं कह सकते कि यह गर्माही एकमात्र कारण है, लेकिन आंकड़े इतने करीब से मेल खाते हैं कि यह संकेत मिलता है कि यह परिवर्तन का एक प्रमुख चालक है।
टीम ने यह भी देखा कि किस प्रकार के बादल इस प्रभाव के लिए जिम्मेदार हैं। उन्होंने पाया कि हालांकि घने, ऊँचे तूफानी बादल वसंत में सबसे आम प्रकार के हैं, लेकिन सिरस (cirrus) नामक पतले, रेशेदार बादल वास्तव में अपनी मोटाई के प्रति इकाई के हिसाब से गर्मी रोकने में अधिक कुशल होते हैं। ये ऊँचे, पतले बादल एक नाजुक लेकिन प्रभावी ढाल की तरह होते हैं। आश्चर्यजनक रूप से, शोधकर्ताओं ने पाया कि इन बादलों द्वारा रोकी जाने वाली गर्मी का एल नीनो (El Niño) घटना से कोई संबंध नहीं है, जो प्रशांत महासागर में तापमान के बड़े बदलाव हैं और अक्सर दुनिया भर के मौसम पैटर्न को प्रभावित करते हैं। इसके बजाय, अत्यधिक बादल गर्माही वाले वर्ष ऊपरी वायुमंडल के विशिष्ट पैटर्न से जुड़े थे, जहाँ हवा के प्रवाह में एक गिरावट, जिसे 'ट्रफ' (trough) कहा जाता है, क्षेत्र के ऊपर स्थित होकर नमी को खींचने और हवा को ऊपर उठाने का काम करती थी।
इस पहेली का एक अन्य हिस्सा भूमि से जुड़ा है। इराक में कई बड़ी अंतर्देशीय झीलें हैं जो एक अन्यथा शुष्क परिदृश्य में अलग दिखाई देती हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन झीलों के ऊपर की हवा आसपास के रेगिस्तान की तुलना में काफी अधिक नम है, और झीलें हवा में लगभग पांच गुना अधिक जलवाष्प छोड़ती हैं। यह नमी संभवतः वायुमंडल को बादल निर्माण के लिए तैयार करने में मदद करती है, जो वसंत में विकसित होने वाले बादलों के लिए स्थानीय ईंधन के स्रोत के रूप में कार्य करती है। गर्मी के प्रत्यक्ष उपग्रह मापों को बादल के प्रकारों और वायुमंडलीय हवाओं के अवलोकनों के साथ जोड़कर, यह अध्ययन इस बात का पहला स्वतंत्र, जमीनी-तथ्य आधारित (ground-truthed) दृष्टिकोण प्रदान करता है कि बादल इराक के ऊपर जलवायु को कैसे नियंत्रित करते हैं। यह पुराने अनुमानों को ठोस डेटा से बदल देता है, जो एक ऐसे क्षेत्र को दर्शाता है जहाँ बादल का आवरण बदल रहा है, जो स्थानीय भूगोल और बदलते वायुमंडलीय प्रवाह द्वारा संचालित है, और वैज्ञानिकों के लिए अपने जलवायु मॉडलों का परीक्षण करने हेतु एक नया मानक प्रस्तुत करता है।
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