Attribution of storm track activity to instantaneous upper-level jets yields new insights into the North Pacific midwinter minimum

मध्य अक्षांशों के ऊपर का वातावरण कभी भी स्थिर नहीं होता है। यह हवा की एक अशांत नदी है, जो मौसम प्रणालियों को पश्चिम से पूर्व की ओर ले जाती है। इस प्रवाह के भीतर, दो विशिष्ट विशेषताएं उस मौसम को निर्धारित करती हैं जिसे हम अनुभव करते हैं: जेट स्ट्रीम और स्टॉर्म ट्रैक (तूफान का मार्ग)। जेट स्ट्रीम आकाश में ऊँचाई पर तेजी से चलने वाली हवा की एक संकीर्ण, शक्तिशाली रिबन है, जो मौसम प्रणालियों के लिए एक स्टीयरिंग व्हील (संचालन पहिये) की तरह कार्य करती है। स्टॉर्म ट्रैक उन प्रणालियों का मार्ग है, एक ऐसा गलियारा जहाँ निम्न-दबाव वाली प्रणालियाँ, या चक्रवात, जन्म लेते हैं, बढ़ते हैं और यात्रा करते हैं। ये तूफान बारिश, बर्फबारी और हवा लाते हैं जो हमारे मौसमों को आकार देते हैं। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से यह जाना है कि इन तूफानों की ताकत आमतौर पर इस बात पर निर्भर करती है कि ठंडी ध्रुवीय हवा और गर्म उष्णकटिबंधीय हवा के बीच तापमान में कितना परिवर्तन होता है। तापमान का अंतर जितना अधिक होगा, तूफानों को ईंधन देने के लिए उतनी ही अधिक ऊर्जा उपलब्ध होगी।

हालाँकि, प्रकृति कभी-कभी सरल तर्क को चुनौती देती है। उत्तरी प्रशांत महासागर में, जो भीषण शीतकालीन तूफानों के लिए जाना जाता है, कुछ अजीब होता है। जैसे-जैसे सर्दी गहरी होती है और उत्तर और दक्षिण के बीच तापमान का अंतर अपने शिखर पर पहुँचता है, जेट स्ट्रीम अपनी सबसे मजबूत अवस्था में आ जाती है। सभी मानक नियमों के अनुसार, यह अधिकतम तूफान गतिविधि का समय होना चाहिए। फिर भी, इसके विपरीत होता है। सर्दियों के मध्य में, स्टॉर्म ट्रैक वास्तव में कमजोर हो जाता है, और ठीक उसी समय न्यूनतम स्तर पर पहुँच जाता है जब वायुमंडलीय इंजन अपनी पूरी शक्ति पर चल रहा होता है। यह विरोधाभासी गिरावट दशकों से शोधकर्ताओं को उलझाए हुए है, जिससे कई सिद्धांत पैदा हुए हैं कि वायुमंडल अपने सबसे ऊर्जावान इंजन को स्वयं क्यों बंद कर देता है।

सटोरु ओकाजिमा और थॉमस स्पेंगलर का एक नया अध्ययन जेट स्ट्रीम को देखने के हमारे तरीके को बदलकर इस रहस्य पर एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है। जेट स्ट्रीम को पूरे शीतकाल में मौजूद एक एकल, स्थिर औसत के रूप में मानने के बजाय, शोधकर्ताओं ने जेट का क्षण-दर-क्षण परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि जो हमें एक एकल, मिश्रित जेट स्ट्रीम के रूप में दिखाई देता है, वह वास्तव में दो बहुत अलग प्रकार की हवा की रिबनों का सांख्यिकीय औसत है जो अलग-अलग समय पर दिखाई देते हैं। एक प्रकार की उपोष्णकटिबंधीय (subtropical) जेट है, जो भूमध्य रेखा के करीब स्थित है और उष्णकटिबंधीय वायु परिसंचरण के किनारे द्वारा संचालित होती है। दूसरा ध्रुवीय-फ्रंट (polar-front) जेट है, जो अधिक उत्तर में स्थित है और सीधे ठंडे और गर्म वायु द्रव्यमानों के टकराव द्वारा संचालित होता है।

शोधकर्ताओं ने दशकों के मौसम संबंधी डेटा का विश्लेषण करने के लिए उन्नत कंप्यूटर विश्लेषण का उपयोग किया, जिससे यह पहचान की जा सके कि प्रत्येक दो प्रकार की जेट स्ट्रीम कब और कहाँ मौजूद थी। उन्होंने पाया कि मध्य-शीतकाल के दौरान उत्तरी प्रशांत क्षेत्र में उपोष्णकटबंधीय जेट प्रमुख खिलाड़ी है, जो इसके ध्रुवीय समकक्ष की तुलना में बहुत अधिक बार दिखाई देता है। इस उपोष्णकटिबंधीय जेट की बार-बार उपस्थिति एक दीर्घकालिक औसत के रूप में एक एकल, मजबूत, मिश्रित जेट स्ट्रीम का आभास कराती है। हालाँकि, उपोष्णकटिबंधीय जेट ध्रुवीय जेट की तुलना में अलग व्यवहार करता है। जबकि यह अविश्वसनीय रूप से तेज़ है और एक ऐसे क्षेत्र के ऊपर स्थित है जहाँ तापमान का तीव्र अंतर है, यह तूफान उत्पन्न करने में आश्चर्यजनक रूप से अक्षम है। अध्ययन दर्शाता है कि भले ही उपोष्णकटिबंधीय जेट एक शक्तिशाली पृष्ठभूमि हवा बनाता है, लेकिन यह उस शक्ति को बड़े, ऊर्जावान तूफान प्रणालियों में परिवर्तित नहीं कर पाता है।

इसके विपरीत, जब ध्रुवीय-फ्रंट जेट दिखाई देता है, तो यह तूफानों को ईंधन देने में बहुत बेहतर होता है, लेकिन उत्तरी प्रशांत के गहरे शीतकाल के दौरान यह बहुत कम सामान्य होता है। शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि जब मध्य-शीतकाल में ध्रुवीय-फ्रंट जेट दिखाई देता है, तो यह अन्य समय की तुलना में अधिक संकरा और अधिक कसकर लिपटा हुआ होता है। यह कसाव तूफानों के विकास को और भी अधिक दबा देता है। इन कारकों का संयोजन इस मध्यकालीन न्यूनतम (midwinter minimum) की व्याख्या करता है। यह शांत अवधि ऊर्जा की कमी या तापमान अंतर के प्रति वायुमंडल की प्रतिक्रिया की विफलता के कारण नहीं है। बल्कि, यह वायुमंडल के अधिकांश समय एक ऐसी अवस्था में रहने का परिणाम है—उपोष्णकटिबंधीय जेट का प्रभुत्व—जो उपलब्ध ऊर्जा को तूफान की गतिविधि में बदलने में अक्षम है।

यह निष्कर्ष उस लंबे समय से चले आ रहे विचार को चुनौती देता है कि जेट स्ट्रीम एक समान इकाई है जो केवल मजबूत या कमजोर होती है। अध्ययन सुझाव देता है कि "मिडविंटर मिनिमम" (मध्य-शीतकालीन न्यूनतम) उस प्रकार की जेट स्ट्रीम में मौसमी बदलाव का प्रतिबिंब है जो इस क्षेत्र में हावी होती है। उत्तरी अटलांटिक में कहानी अलग है; वहाँ, ध्रुवीय-फ्रंट जेट पूरे शीतकाल में प्रमुख शक्ति बना रहता है, यही कारण है कि वहाँ तूफान की गतिविधि तब चरम पर होती है जब मौसम सबसे ठंडा होता है। उत्तरी प्रशांत, हालांकि, एक अलग लय द्वारा शासित है। शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि तूफ़ान वास्तव में कैसे व्यवहार करते हैं, इसे समझने के लिए वैज्ञानिकों को औसत स्थितियों से परे देखना चाहिए और हवा की विशिष्ट, तात्कालिक अवस्थाओं पर ध्यान देना चाहिए। जेट स्ट्रीम को एक एकल निश्चित विशेषता के बजाय विभिन्न प्रकार के बदलते मोज़ेक (चित्रपट) के रूप में पहचानकर, हम एक स्पष्ट तस्वीर प्राप्त करते हैं कि उत्तरी प्रशांत के तूफान सर्दियों के ठीक मध्य में विश्राम क्यों लेते हैं।