Skillful 20-year Predictions of the European Summer Climate
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि उत्तरी अटलांटिक उप-ध्रुवीय चक्रवात (North Atlantic Subpolar Gyre) की निम्न-आवृत्ति परिवर्तनशीलता को सटीक रूप से पकड़ने के लिए एक जलवायु मॉडल को आरंभित करना, यूरोपीय ग्रीष्मकालीन जलवायु, जिसमें तापमान और ऊष्मा की चरम सीमाएं शामिल हैं, के लिए 20 वर्ष आगे तक पूर्वानुमान कौशल को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है।
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यूरोप की जलवायु एक स्थिर पृष्ठभूमि नहीं है; यह दशकों में सांस लेती है, बदलती है और रूप बदलती है, जो एक किसान के खेत में फसल से लेकर एक शहर की ऊर्जा आवश्यकताओं तक सब कुछ प्रभावित करती है। जबकि मौसम का पूर्वानुमान हमें बता सकता है कि अगले मंगलवार को बारिश होगी या नहीं, दस या बीस साल भविष्य के जलवायु का पूर्वानुमान लगाना लंबे समय तक असंभव लगता आया है। वायुमंडल अराजक (chaotic) है, जो हर कुछ दिनों में अपना मन बदल लेता है, और वैज्ञानिकों का पारंपरिक रूपစွာ मानना रहा है कि यह आंतरिक अराजकता लगभग एक दशक के बाद किसी भी दीर्घकालिक संकेतों को मिटा देती है। हालाँकि, महासागर अलग है। यह विशाल, भारी और परिवर्तन के लिए धीमा है, जो एक विशाल स्मृति बैंक (memory bank) के रूप में कार्य करता है जो वर्षों तक गर्मी और ठंड को थामे रख सकता है। यदि महासागर गर्मी या ठंड के पैटर्न को याद रख सकता है, तो वह अपने ऊपर स्थित वायुमंडल को प्रेरित कर सकता है, जिससे एक ऐसा पूर्वानुमान योग्य लय (rhythm) बन सकता है जो स्वयं मौसम की तुलना में बहुत लंबे समय तक चलता है। वह प्रश्न जिसने जलवायु वैज्ञानिकों को रात भर जगाए रखा है, वह यह है कि क्या हम वास्तव में इस महासागरीय स्मृति का उपयोग करके दो दशक बाद यूरोप की गर्मियों का पूर्वानुमान लगा सकते हैं।
मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर मीटियोरोलॉजी और कार्ल्सरूहे इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस प्रश्न का उत्तर देने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। उन्होंने उत्तरी अटलांटिक में ठंडे पानी की एक विशिष्ट, घूमती हुई धारा की ओर ध्यान केंद्रित किया जिसे सबपोलर गाइर (Subpolar Gyre) के रूप में जाना जाता है। पानी का यह विशाल घेरा, जो ग्रीनलैंड और आइसलैंड के दक्षिण में स्थित है, इस क्षेत्र के लिए एक थर्मोस्टेट की तरह कार्य करता है। वैज्ञानिकों ने एक शक्तिशाली कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके दो अलग-अलग प्रकार के सिमुलेशन चलाए। पहला प्रकार एक मानक पूर्वानुमान था जो शून्य से शुरू हुआ, जिसमें मॉडल को वर्तमान महासागरीय स्थिति के किसी विशिष्ट ज्ञान के बिना चलने दिया गया। दूसरा प्रकार एक "इनिशियलाइज्ड" (initialized) पूर्वानुमान था, जहाँ मॉडल को शुरुआत में वास्तविक देखे गए महासागरीय तापमान और धाराओं के अनुरूप सावधानीपूर्वक ट्यून किया गया था। इन सिमुलेशन को बीस वर्षों के लिए आगे बढ़ाकर, शोधकर्ताओं ने यह देखा कि क्या सही महासागरीय स्थितियों के साथ शुरुआत करने से दशकों बाद यूरोपीय ग्रीष्मकालीन जलवायु के पूर्वानुमान में कोई अंतर पड़ता है।
परिणाम चौंकाने वाले थे। मानक सिमुलेशन, जिन्हें महासागर की वास्तविक स्थिति का ज्ञान नहीं था, जल्दी ही अपना रास्ता भटक गए। कुछ वर्षों के बाद, उत्तरी अटलांटिक के लिए मॉडल के पूर्वानुमान असंगत हो गए और वास्तविकता से तालमेल खो बैठे। इन रन (runs) में महासागर और वायुमंडल essentially एक-दूसरे को बिना समझे बात कर रहे थे, जिनमें कोई साझा लय नहीं थी। इसके विपरीत, इनिशियलाइज्ड सिमुलेशन, जो सही महासागरीय स्थितियों के साथ शुरू हुए थे, ने उल्लेखनीय रूप से लंबे समय तक उस स्मृति को बनाए रखा। मॉडल ने पूरे बीस साल की अवधि के दौरान सबपोलर गाइर के तापमान के उतार-चढ़ाव के देखे गए चरण (phase) को सफलतापूर्वक संरक्षित किया। जबकि वर्ष-दर-वर्ष मौसम का विवरण अप्रत्याशित बना रहा, महासागरीय तापमान के धीमे, दशक-लंबी लहरों ने वास्तविक दुनिया में देखी गई चीज़ों के साथ तालमेल बनाए रखा।
यह लंबे समय तक चलने वाली महासागरीय स्मृति केवल पानी के नीचे छिपी नहीं रही; इसने ऊपर की हवा को आकार देने के लिए हाथ बढ़ाया। शोधकर्ताओं ने पाया कि सबपोलर गाइर की गर्म या ठंडी अवस्था ने निचले वायुमंडल में एक विशिष्ट, उथले रिस्पॉन्स (response) को सक्रिय किया। जब गाइर गर्म चरण में था, तो इसने उत्तरी अटलांटिक के ऊपर डाउनस्ट्रीम में कम वायुदाब का एक क्षेत्र बनाया। यह निम्न-दबाव क्षेत्र एक प्रवेश द्वार की तरह कार्य करता था, जिससे गर्म हवा पश्चिमी यूरोप की ओर बह सके। यह भौतिक मार्ग, गहरे महासागर से सतह की हवा तक की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया, इनिशियलाइज्ड सिमुलेशन में दूसरे दशक में भी स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहा था। मॉडल ने दबाव और तापमान के उसी पैटर्न को सफलतापूर्वक पुनरुत्पादित किया जिसे वैज्ञानिक वास्तविक दुनिया में देखते हैं, एक ऐसा पैटर्न जिसे पहले दस वर्षों के बाद अनुमान लगाने के लिए बहुत अधिक अराजक माना जाता था।
अध्ययन ने यह देखने के लिए आगे बढ़ाया कि क्या यह बेहतर समझ मानव जीवन के लिए व्यावहारिक भविष्यवाणियों में परिवर्तित होती है। शोधकर्ताओं ने न केवल औसत ग्रीष्मकालीन तापमान, बल्कि उन विशिष्ट मेट्रिक्स का पूर्वानुमान लगाने की मॉडल की क्षमता का परीक्षण किया जो समाज के लिए मायने रखते हैं, जैसे कि फसलों को तनाव देने के लिए पर्याप्त गर्म दिनों की संख्या या पौधों के परिपक्व होने के लिए आवश्यक "ग्रोइंग डिग्री डेज़" (growing degree days) की कुल संख्या। इनिशियलाइज्ड पूर्वानुमानों में, मॉडल ने ब्रिटिश द्वीपों और फ्रांस के कुछ हिस्सों में इन चरम सीमाओं (extremes) की भविष्यवाणी करने की वास्तविक क्षमता दिखाई, यहाँ तक कि पूर्वानुमान शुरू होने के बीस वर्ष बाद भी। अन-इनिशियलाइज्ड रन, जिनमें सही महासागरीय शुरुआती बिंदु का अभाव था, उनमें ऐसी कोई कुशलता नहीं दिखी और उन्होंने अक्सर उसके विपरीत भविष्यवाणी की जो वास्तव में हुआ था। यह सुझाव देता है कि धीमा चलने वाला महासागर वास्तव में वह कुंजी है जो दीर्घकालिक जलवायु भविष्यवाणी के द्वार को खोलती है।
शोधकर्ता सावधानी बरतते हुए नोट करते हैं कि यह एक सिमुलेशन है, और वास्तविक दुनिया जटिल है। मॉडल वास्तविक दुनिया के संकेतों की शक्ति से पूरी तरह मेल नहीं खा पाया, जो जलवायु विज्ञान में एक सामान्य चुनौती है जहाँ अनुमानित संकेत अक्सर प्राकृतिक शोर (noise) के नीचे दब जाते हैं। हालाँकि, तथ्य यह है कि मॉडल ने सही समय और भौतिक तंत्र को पकड़ा, यह एक गहन खोज है। यह सिद्ध करता है कि महासागर की स्मृति केवल एक सैद्धांतिक अवधारणा नहीं है बल्कि एक मूर्त शक्ति है जिसे नियंत्रित किया जा सकता है। सबपोलर गाइर की स्थिति को सही ढंग से इनिशियलाइज करने के माध्यम से, मॉडल पारंपरिक दस-वर्षीय सीमा से कहीं आगे उपयोगी जलवायु भविष्यवाणी के क्षितिज को बढ़ाने में सक्षम रहा। यह खोज इस बात को समझने के लिए एक नया झरोखा खोलती है कि कैसे महासागर की धीमी, गहरी लय आने वाले दशकों में हमारे द्वारा अनुभव की जाने वाली गर्मियों को निर्धारित कर सकती है, जो कृषि नियोजन, जल संसाधनों के प्रबंधन और भविष्य की गर्मी के लिए तैयारी करने हेतु एक संभावित उपकरण प्रदान करती है।
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