Assessing the response of shortwave cloud radiative effect to changes in water vapour continuum absorption
यह अध्ययन एक आयामी विकिरण संवहनी संतुलन मॉडल का उपयोग यह प्रदर्शित करने के लिए करता है कि लघुतरंग जल वाष्प निरंतर अवशोषण मॉडलों में वर्तमान अनिश्चितताओं का लघुतरंग क्लाउड रेडिएटिव प्रभावों पर नगण्य प्रभाव पड़ता है, चाहे क्लाउड की ऊर्ध्वाधर संरचना कुछ भी हो।
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पृथ्वी की जलवायु प्रणाली ऊर्जा का एक नाजुक संतुलन है, जो निरंतर सूर्य का प्रकाश प्राप्त करती है और अंतरिक्ष में ऊष्मा विकीर्ण करती है। इस आदान-प्रदान में बादलों की मुख्य भूमिका होती है। जब सूर्य का प्रकाश किसी बादल से टकराता है, तो इसका एक बड़ा हिस्सा जमीन को गर्म करने से पहले ही अंतरिक्ष में वापस परावर्तित हो जाता है, जिससे एक शीतलन प्रभाव उत्पन्न होता है। इसके विपरीत, बादल सतह से उठने वाली ऊष्मा को भी रोक लेते हैं, जो एक कंबल की तरह कार्य करते हुए ग्रह को गर्म करते हैं। वैज्ञानिक इन विपरीत बलों के शुद्ध परिणाम को मापते हैं ताकि यह समझ सकें कि बादल हमारी जलवायु को कैसे प्रभावित करते हैं। इन गणनाओं में अनिश्चितता का एक प्रमुख स्रोत वायुमंडल स्वयं है, विशेष रूप से यह कि जलवाष्प प्रकाश को कैसे अवशोषित करता है। हालांकि जलवाष्प ऊष्मा को अवशोषित करने के लिए प्रसिद्ध है, लेकिन इसमें तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने की एक सूक्ष्म, निरंतर क्षमता भी होती है, जिसे 'कंटीन्यूम एब्जॉर्प्शन' (continuum absorption) नामक घटना के रूप में जाना जाता है। विभिन्न वैज्ञानिक मॉडल वर्तमान में इस बात पर असहमत हैं कि यह अवशोषण वास्तव में कितना प्रबल है, और शोधकर्ता लंबे समय से आश्चर्य कर रहे थे कि क्या ये असहमति पृथ्वी को ठंडा करने की हमारी समझ में महत्वपूर्ण त्रुटियां पैदा कर रही हैं।
हाल ही में एक अध्ययन में, यूनिवर्सिटी ऑफ बुआ के एक शोधकर्ता ने यह परीक्षण करने के लिए प्रयास किया कि क्या जलवाष्प मॉडलों के बीच के ये अंतर वास्तव में बादलों की शीतलन शक्ति की गणना करते समय मायने रखते हैं। ऐसा करने के लिए, वैज्ञानिक ने वायुमंडल का एक सरलीकृत, एक-आयामी (one-dimensional) मॉडल बनाया जो उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों की औसत स्थितियों की नकल करता है। इस आभासी वायुमंडल को 512 विशिष्ट परतों के साथ बनाया गया था, जो जमीन से ऊपर आकाश की ऊंचाइयों तक फैला हुआ था, जिसमें तापमान और नमी के स्तर को एक यथार्थवादी उष्णकटिबंधीय प्रोफाइल से मेल खाने के लिए समायोजित किया गया था। इस डिजिटल आकाश में, शोधकर्ता ने तीन अलग-अलग ऊंचाइयों पर: निम्न, मध्य और उच्च, आदर्श बादल रखे। इन बादलों को वास्तविक दुनिया के अवलोकनों पर आधारित गुण दिए गए, जैसे कि उनमें मौजूद पानी की बूंदों और बर्फ के क्रिस्टल का आकार। शोधकर्ता ने फिर इस मॉडल को जलवाष्प द्वारा सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने के तीन अलग-अलग, व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सिद्धांतों का उपयोग करके चलाया: MT_CKD नामक मॉडल के दो संस्करण और एक तीसरा मॉडल जिसे CAVIAR के रूप में जाना जाता है। परिणामों की तुलना करके, अध्ययन का उद्देश्य यह देखना था कि क्या जलवाष्प सिद्धांत का चुनाव बादलों के शीतलन प्रभाव की गणना को बदल देगा।
परिणाम आश्चर्यजनक रूप से स्पष्ट थे। जब शोधकर्ता ने विभिन्न जलवाष्प मॉडलों के साथ गणना किए गए शीतलन प्रभावों की तुलना की, तो अंतर लगभग नगण्य था। वायुमंडल के शीर्ष पर और पृथ्वी की सतह पर महसूस किए गए शीतलन के लिए, मान केवल 0.1 वॉट प्रति वर्ग मीटर से बदल गए, जो कुल प्रभाव का लगभग 0.2 प्रतिशत है। यहाँ तक कि वायुमंडल के भीतर होने वाली उस गर्माहट के लिए भी, जहाँ बादल कुछ सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं, मॉडलों के बीच का अंतर केवल 0.2 वॉट प्रति वर्ग मीटर, या लगभग 3.2 प्रतिशत था। शोधकर्ता ने इन परिदृश्यों का परीक्षण एकल ऊंचाई पर बादलों के साथ, और साथ ही निम्न, मध्य और उच्च ऊंचाइयों पर बादलों की परतों के रूप में बादलों के साथ किया, और परिणाम वही रहा। इन मॉडलों में जलवाष्प जिस विशिष्ट तरीके से सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है, उसने पृथ्वी को ठंडा करने की मात्रा की अंतिम गणना को महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदला।
यह निष्कर्ष बताता है कि जलवाष्प मॉडलों के बीच वर्तमान असहमति विभिन्न जलवायु सिमुलेशन द्वारा बादलों के शीतलन के अनुमानों में भिन्नता पैदा करने का प्राथमिक कारण नहीं है। इसके बजाय, यह अध्ययन इस विचार को पुष्ट करता है कि अन्य कारक, जैसे कि बादलों के विशिष्ट गुण या वे आकाश में कैसे व्यवस्थित हैं, इन अंतरों के कहीं अधिक महत्वपूर्ण चालक हैं। यह शोध प्रदर्शित करता है कि जलवाष्प की सूर्य के प्रकाश के साथ अंतःक्रिया के मॉडलिंग में अनिश्चितताओं के बावजूद, पृथ्वी को ठंडा करने वाले बादलों की मौलिक तस्वीर स्थिर रहती है। यह दिखाते हुए कि ये विशिष्ट तकनीकी भिन्नताएं एक नगण्य प्रभाव डालती हैं, यह अध्ययन जलवायु मॉडल विसंगतियों के संदिग्धों की सूची को कम करने में मदद करता है, और वैज्ञानिकों का ध्यान बादलों के गुणों की ओर मोड़ता है जो भविष्य के अन्वेषण के लिए अधिक महत्वपूर्ण क्षेत्र हैं।
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