Assessment of the MJO’s Southward Detour in CMIP6 models
यह अध्ययन 35 CMIP6 मॉडलों का मूल्यांकन करता है और पाता है कि अधिकांश मॉडल अपर्याप्त पृष्ठभूमि नमी प्रवणता (background moisture gradients) के कारण समुद्री महाद्वीप (Maritime Continent) के आसपास MJO के दक्षिण की ओर विचलन को कम करके आंकते हैं, जो MJO सिमुलेशन में सुधार करने के लिए सटीक नमी क्षेत्र प्रतिनिधित्व की महत्वपूर्ण भूमिका को रेखांकित करता है।
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उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों के ऊपर का वातावरण कभी भी स्थिर नहीं रहता है। यह विशाल, लयबद्ध स्पंदनों में सांस लेता है जो महासागरों के पार यात्रा करते हैं, जिससे हफ्तों तक भारी बारिश के बाद साफ आसमान आता है। यह मैडेन-जूलियन ऑसिलेशन (Madden-Julian Oscillation) है, जो बादलों और हवा की एक विशाल लहर है जो हर एक या दो महीने में पूरी दुनिया का चक्कर लगाती है। यह एक मौसम के भीतर होने वाले बदलावों का सबसे महत्वपूर्ण चालक है, जो एक मास्टर स्विच की तरह कार्य करता है जो उष्णकटिबंधीय तूफानों को चालू या बंद कर सकता है, मानसून की बारिश को स्थानांतरित कर सकता है, और यहाँ तक कि यूरोप और उत्तरी अमेरिका जैसे हजारों मील दूर स्थित स्थानों के मौसम पैटर्न को भी प्रभावित कर सकता है। उन वैज्ञानिकों के लिए जो हफ्तों पहले मौसम की भविष्यवाणी करने की कोशिश कर रहे हैं, इस स्पंदन को समझना अनिवार्य है। हालाँकि, यह वायुमंडलीय लहर पूर्व की ओर बढ़ते समय एक कुख्यात बाधा का सामना करती है: समुद्री महाद्वीप (Maritime Continent)। यह क्षेत्र, इंडोनेशिया से पापुआ न्यू गिनी तक फैले द्वीपों का एक विस्तृत द्वीपसमूह है, जो गहरे महासागर, ऊंचे पहाड़ों और घने वर्षावनों का एक अराजक मिश्रण है। जब यह मौसम की लहर इस जटिल भूभाग से टकराती है, तो वह अक्सर लड़खड़ा जाती है, कमजोर हो जाती है या वहीं अटक जाती है।
दशकों से, शोधकर्ता जानते हैं कि जब यह मौसम की लहर उत्तरी गोलार्ध के शीतकालीन महीनों के दौरान इन द्वीपों को पार करने में सफल होती है, तो यह शायद ही कभी सीधी रेखा में चलती है। भूमध्य रेखा के साथ चलने के बजाय, बारिश और बादलों की मुख्य पट्टी अक्सर दक्षिण की ओर झुक जाती है, द्वीपों के चारों ओर घूमती है और ऑस्ट्रेलिया की ओर बढ़ जाती है। यह "दक्षिण की ओर मोड़" (southward detour) इस प्रणाली की एक महत्वपूर्ण विशेषता है, जो वायुमंडल में गर्मी के निकलने के स्थान को बदल देती है और शेष विश्व पर इस लहर के प्रभाव को परिवर्तित कर देती है। फिर भी, मौसम पूर्वानुमान में हुई प्रगति के बावजूद, कंप्यूटर मॉडल इस व्यवहार की नकल करने में संघर्ष करते रहे हैं। वे इस मौसम की लहर को भूमध्य रेखा के पास ही रखने की प्रवृत्ति रखते हैं, जिससे महत्वपूर्ण दक्षिणवर्ती मोड़ छूट जाता है। इस विवरण के बिना, मॉडल यह सटीक भविष्यवाणी नहीं कर सकते कि यह लहर वैश्विक मौसम पैटर्न को कैसे प्रभावित करेगी।
शोधकर्ताओं की एक टीम आज के सबसे उन्नत जलवायु मॉडलों की जांच करके इस कमी को दूर करने के उद्देश्य से आगे बढ़ी। उन्होंने 'कपल्ड मॉडल इंटरकंपैरिजन प्रोजेक्ट फेज 6' (Coupled Model Intercomparison Project Phase 6) से तीस-पांच अलग-अलग कंप्यूटर सिमुलेशन का विश्लेषण किया, जो जलवायु भविष्यवाणी को बेहतर बनाने का एक वैश्विक प्रयास है। ऐसा करने के लिए, उन्होंने मौसम की लहर के पथ को मापने का एक नया तरीका विकसित किया, जो विशेष रूप से इस बात को ट्रैक करता है कि द्वीपों को पार करते समय यह कितनी दूर दक्षिण की ओर जाती है। उनका लक्ष्य सरल था: यह देखना कि क्या ये आधुनिक मशीनें देखे गए दक्षिणवर्ती मोड़ को पुनरुत्पादित कर पाती हैं और यह पता लगाना कि क्यों कुछ मॉडल सफल होते हैं जबकि अन्य विफल हो जाते हैं।
परिणाम काफी स्पष्ट करने वाले थे। जब शोधकर्ताओं ने अपने नए माप को तीस-पांच मॉडलों पर लागू किया, तो उन्होंने पाया कि अधिकांश मॉडलों ने लक्ष्य को नहीं छुआ। लगभग तीन-चौथाई मॉडल दक्षिणवर्ती मोड़ को कम आंकते हैं, जिससे मौसम की लहर भूमध्य रेखा के बहुत करीब बनी रहती है। औसतन, मॉडलों का समूह प्रकृति में देखे गए वास्तविक दक्षिणवर्ती बदलाव के केवल लगभग दो-तिहाई हिस्से को ही पकड़ पाता है। इसने पुष्टि की कि सबसे परिष्कृत जलवायु मॉडल भी इस क्षेत्र की जटिल भौतिकी के साथ संघर्ष करते हैं। हालाँकि, इस अध्ययन ने केवल विफलताओं की सूची ही नहीं बनाई; बल्कि इसने मॉडलों को उनके प्रदर्शन के आधार पर समूहों में वर्गीकृत किया। कुछ मॉडल मौसम की लहर को द्वीपों के पूर्व की ओर ले जाने में सफल रहे लेकिन उसे भूमध्य रेखा पर ही बनाए रखा। अन्य मॉडल पूर्व की ओर बढ़ने में ही विफल रहे, जिससे लहर द्वीपों को पार करने से पहले ही समाप्त हो गई। बहुत कम मॉडलों ने दोनों कार्य सफलतापूर्वक किए: उन्होंने लहर को पूर्व की ओर बढ़ाया और सही ढंग से दक्षिण की ओर मोड़ा।
सफल मॉडलों की तुलना विफल मॉडलों से करके, शोधकर्ताओं ने उन विशिष्ट सामग्रियों को उजागर किया जो सिमुलेशन को सही करने के लिए आवश्यक थीं। उन्होंने पाया कि मौसम की लहर को पूर्व की ओर ले जाने की क्षमता और इसे दक्षिण की ओर मोड़ने की क्षमता, दो अलग-अलग चीजों द्वारा नियंत्रित होती है। पूर्व की ओर बढ़ने के लिए, मॉडल को हिंद महासागर और प्रशांत महासागर के बीच नमी का एक मजबूत अंतर चाहिए, जो आर्द्रता का एक तीव्र ढाल (steep slope) है जो लहर को आगे धकेलता है। हालाँकि, दक्षिण की ओर मोड़ बनाने के लिए, मॉडल को एक अलग सेटअप की आवश्यकता होती है: उत्तरी और दक्षिणी गोलार्ध के बीच नमी का एक मजबूत विरोधाभास। विशेष रूप से, जिन मॉडलों ने मोड़ को सही ढंग से पकड़ा, वहां ऑस्ट्रेलियाई मानसून क्षेत्र के ऊपर बहुत अधिक गीला बैकग्राउंड वातावरण था। दक्षिणी द्वीपों के ऊपर यह अतिरिक्त नमी एक चुंबक की तरह कार्य करती है, जो द्वीपसमूह को पार करते समय मौसम की लहर को दक्षिण की ओर खींच लेती है।
अध्ययन ने इन नमी के पैटर्न को समुद्र की सतह के तापमान से भी जोड़ा। सफल दक्षिणवर्ती मोड़ का अनुकरण करने वाले मॉडलों ने ऐसे समुद्री तापमान दिखाए जो ला नीना (La Niña) की घटना के समान थे, जहाँ पूर्वी प्रशांत क्षेत्र ठंडा होता है और ऑस्ट्रेलियाई ग्रीष्मकालीन मानसून अधिक मजबूत होता है। इसके विपरीत, जो मॉडल मोड़ दिखाने में विफल रहे, उनमें समुद्र के पैटर्न एल नीनो (El Niño) की तरह दिखते थे। यह सुझाव देता है कि समुद्र की बड़ी-स्तरीय स्थिति एक प्रमुख स्विच है जो यह निर्धारित करती है कि मौसम की लहर दक्षिणी मार्ग लेगी या भूमध्य रेखा पर ही रहेगी। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि पूर्व की ओर गति को सही करना, दक्षिणवर्ती मोड़ के लिए एक पूर्व शर्त है; यदि लहर पहले द्वीपों को पार नहीं कर पाती है, तो वह दक्षिण की ओर नहीं मुड़ सकती। लेकिन पूर्व की ओर गति को सही करना अपने आप में पर्याप्त नहीं है। मॉडलों को दक्षिण के द्वीपों पर नमी के संतुलन को भी सही करना होगा ताकि मोड़ को सक्रिय किया जा सके।
ये निष्कर्ष मौसम और जलवायु भविष्यवाणियों को बेहतर बनाने के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करते हैं। अध्ययन सुझाव देता है कि मॉडलों को ठीक करने की कुंजी बादलों के बनने के जटिल नियमों को बदलने में नहीं, बल्कि बुनियादी पृष्ठभूमि स्थितियों को सही करने में निहित है। यदि जलवायु मॉडल उत्तरी और दक्षिणी गोलार्धों के बीच प्राकृतिक नमी के अंतर और उन्हें संचालित करने वाले विशिष्ट समुद्री तापमानों को बेहतर ढंग से सिम्युलेट कर सकते हैं, तो वे दक्षिणवर्ती मोड़ की भविष्यवाणी करने में बहुत बेहतर होंगे। इस सुधार का अर्थ उष्णकटिबंधीय चक्रवातों, मानसून और वैश्विक मौसम पैटर्न के लिए अधिक सटीक पूर्वानुमान होगा जो इस वायुमंडलीय स्पंदन पर निर्भर हैं। हालांकि यह अध्ययन प्रत्यक्ष भौतिक प्रयोगों के बजाय कंप्यूटर सिमुलेशन और सांख्यिकीय तुलनाओं पर निर्भर करता है, लेकिन तीस-पांच अलग-अलग मॉडलों में परिणामों की निरंतरता इन निष्कर्षों को मजबूती प्रदान करती है। लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि इन पृष्ठभूमि नमी क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित करके, वैज्ञानिक अंततः मौसम की लहर को हमारे डिजिटल पूर्वानुमानों में वह दक्षिणवर्ती पथ दे सकते हैं जिसका वह हकदार है।
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