Equatorial Atmospheric Variability Modulates Carbon and Energy Fluxes in a Wallacean Tropical
यह अध्ययन इस प्रचलित दृष्टिकोण को चुनौती देता है कि सूखा लगातार उष्णकटिबंधीय वन कार्बन सिंक को कम करता है, यह प्रदर्शित करते हुए कि उच्च-आवृत्ति वाले भूमध्यरेखीय वायुमंडलीय परिवर्तनशीलता, जिसमें MJO, केल्विन तरंगें और ERW शामिल हैं, एक वालेशियन उष्णकटिबंधीय वन में कार्बन और ऊर्जा प्रवाह को महत्वपूर्ण रूप से नियंत्रित करते हैं, जिसमें इन सिनॉप्टिक प्रक्रियाओं के प्रति प्रतिक्रियाएं पृष्ठभूमि ENSO अवस्थाओं पर दृढ़ता से निर्भर होती हैं और मुख्य रूप से मृदा नमी के बजाय ऊर्जा की उपलब्धता द्वारा संचालित होती हैं।
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सुलावेसी, इंडोनेशिया के नमीयुक्त, धुंध से ढके पहाड़ों के भीतर, एक ऐसा जंगल जो निरंतर गीलेपन की स्थिति में प्रतीत होता है, वैज्ञानिकों को इस बारे में कुछ अप्रत्याशित सिखा रहा है कि प्रकृति कैसे सांस लेती है। दशकों से, प्रचलित धारणा यह थी कि उष्णकटिबंधीय वन मुख्य रूप से पानी द्वारा सीमित होते हैं: जब बारिश रुक जाती है या हवा बहुत शुष्क हो जाती है, तो पेड़ नमी बचाने के लिए अपने छिद्रों (pores) को बंद कर देते हैं, और वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड खींचने की उनकी क्षमता धीमी पड़ जाती है। इस विचार ने वैश्विक कार्बन चक्र के बारे में हमारी समझ को आकार दिया है, विशेष रूप से अल नीनो (El Niño) जैसी गंभीर सूखे की स्थितियों के दौरान, जिन्हें अक्सर इन समृद्ध पारिस्थितिक तंत्रों को कार्बन सिंक (carbon sinks) से कार्बन स्रोत (carbon sources) में बदलने वाला माना जाता है। हालांकि, एक विशिष्ट उच्च-ऊंचाई वाले वर्षावन के नए अध्ययन से पता चलता है कि यह कहानी कहीं अधिक जटिल है। इस गीले, पर्वतीय वातावरण में, पेड़ काम करने के लिए बारिश का इंतज़ार नहीं कर रहे हैं; वे प्रकाश का इंतज़ार कर रहे हैं। जंगल की कार्बन सोखने की क्षमता उसकी जड़ों की प्यास से नहीं, बल्कि उसके पत्तों के ऊपर लटके बादलों से निर्धारित होती है।
IPB यूनिवर्सिटी और इंडोनेशिया की मौसम विज्ञान एजेंसी के शोधकर्ताओं ने लोरे लिंडु नेशनल पार्क में संवेदनशील उपकरणों से लैस एक टॉवर का उपयोग करके इस विचार का परीक्षण करने का निर्णय लिया। यह स्थल, जिसे बारिरी फ्लक्स साइट (Bariri Flux Site) के रूप में जाना जाता है, 1,416 मीटर की ऊंचाई पर स्थित है, जहाँ हवा ठंडी है और जंगल अक्सर बादलों में लिपटा रहता है। टीम ने 2013 से 2017 तक पांच वर्षों के निरंतर डेटा का विश्लेषण किया, जो रिकॉर्ड के सबसे तीव्र अल नीनो आयोजनों में से एक का काल था। वे उन विशिष्ट ट्रिगर्स (triggers) की तलाश में थे जो जंगल को अपना कार्बन अवशोषण तेज करने या धीमा करने के लिए प्रेरित करते हैं। इसे करने के लिए, उन्हें सामान्य मौसमी परिवर्तनों से परे देखना था और वायुमंडल के तीव्र, दैनिक बदलावों का परीक्षण करना था। उन्होंने भूमध्य रेखा के पार चलने वाली तीन प्रकार की वायुमंडलीय तरंगों (atmospheric waves) पर ध्यान केंद्रित किया: मैडेन-जूलियन ऑसिलेशन (Madden-Jullian Oscillation), जो भारी बारिश और बादल छाने की अवधि लाता है; केल्विन वेव्स (Kelvin Waves), जो पूर्व की ओर चलती हैं; और इक्वेटोरियल रॉस्बी वेव्स (Equatorial Rossby Waves), जो पश्चिम की ओर चलती हैं। ये तरंगें मौसम के स्पंदन (pulses) की तरह कार्य करती हैं, जो केवल कुछ दिनों तक चलने वाले अचानक बादल और धूप के बदलाव लाती हैं।
पहला प्रमुख निष्कर्ष पानी और कार्बन के बीच एक आश्चर्यजनक विच्छेद (disconnect) था। दुनिया के कई हिस्सों में, जब मिट्टी सूख जाती है, तो पेड़ पानी बचाने के लिए कार्बन खाना बंद कर देते हैं। लेकिन इस पहाड़ी जंगल में, मिट्टी लगभग पूरे समय गीली रही, यहाँ तक कि 2015-2016 के गंभीर अल नीनो सूखे के दौरान भी। मापों से पता चला कि मिट्टी की ऊपरी परतों में पानी की मात्रा इतनी कम नहीं हुई कि पेड़ों को तनाव महसूस हो। पानी की इस प्रचुरता के बावजूद, जंगल का कार्बन सेवन दिन-प्रतिदिन बहुत अधिक उतार-चढ़ाव भरा रहा। जब शोधकर्ताओं ने इन उतार-चढ़ावों की तुलना मौसम के आंकड़ों से की, तो उन्होंने पाया कि पेड़ जमीन में मौजूद पानी के प्रति प्रतिक्रिया नहीं दे रहे थे। इसके बजाय, उनकी गतिविधि कैनोपी (canopy) तक पहुँचने वाले सूर्य के प्रकाश की मात्रा से मजबूती से जुड़ी हुई थी। जिन दिनों घने बादलों ने सूरज को रोक दिया, उन दिनों जंगल का कार्बन अवशोषण गिर गया, चाहे मिट्टी कितनी भी गीली क्यों न हो। जिन दिनों बादल छंट गए, जंगल में उछाल आया, भले ही हवा शुष्क थी। इसने खुलासा किया कि इस विशिष्ट वातावरण में, जंगल ऊर्जा द्वारा सीमित है, न कि पानी द्वारा। पेड़ प्यासे नहीं हैं; वे बस कोहरे से सूरज के निकलने का इंतज़ार कर रहे हैं।
अध्ययन ने फिर यह देखा कि इन तीव्र वायुमंडलीय तरंगों ने जंगल को कैसे प्रभावित किया। जब मैडेन-जूलियन ऑसिलेशन या इक्वेटोरियल रॉस्बी वेव्स इस पहाड़ पर अपने गीले, बादलों वाले चरणों को लेकर आईं, तो आने वाला सूर्य का प्रकाश गायब हो गया, और जंगल का कार्बन सेवन तुरंत गिर गया। यह अपेक्षित था, क्योंकि बादल उस ऊर्जा को रोक देते हैं जिसकी पेड़ों को प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) के लिए आवश्यकता होती है। हालाँकि, केल्विन वेव्स के व्यवहार ने एक अलग और अधिक सूक्ष्म कहानी बताई, जो पूरी तरह से पृष्ठभूमि के जलवायु पर निर्भर थी। सामान्य परिस्थितियों में या ला नीना (La Niña) चरण के दौरान, एक केल्विन वेव के गुजरने से बादल आए और कार्बन अवशोषण में गिरावट आई, ठीक अन्य तरंगों की तरह। लेकिन 2015-2016 के अल नीनो सूखे के चरम के दौरान, जंगल ने इसके विपरीत प्रतिक्रिया दी। जब इस अत्यधिक सूखे के दौरान एक केल्विन वेव गुजरी, तो जंगल ने वास्तव में सामान्य से अधिक कार्बन अवशोषित किया।
यह विरोधाभासी परिणाम बताता है कि जंगल अल नीनो के दौरान एक अलग प्रकार के तनाव से जूझ रहा था। सूखे की तीव्र गर्मी और शुष्क हवा ने संभवतः पेड़ों को उनकी सीमाओं तक धकेल दिया था, जिससे वे पूरी तरह से सूखने से बचने के लिए अपने छिद्रों को बंद करने लगे थे। जब केल्विन वेव आई, तो वह बादलों की एक अस्थायी ढाल लेकर आई। इस बादल के आवरण ने दो काम किए: इसने उस तपती सीधी धूप को रोक दिया जो पेड़ों को हीट स्ट्रेस (heat stress) की ओर धकेल रही थी, और इसने बिखरे हुए, विसरित प्रकाश (diffuse light) की मात्रा बढ़ा दी जो जंगल की गहरी कैनोपी में प्रवेश कर सकता है। इस अस्थायी राहत ने पेड़ों को अपने छिद्र खोलने और कुशलतापूर्वक प्रकाश संश्लेषण करने की अनुमति दी, जिससे मौसम की एक ऐसी लहर जो आमतौर पर विकास को दबा देती है, रिकवरी के क्षण में बदल गई। जंगल केवल सूखे में जीवित नहीं रह रहा था; वह फिर से सांस लेने के लिए इन संक्षिप्त, बादलों वाले व्यवधानों का उपयोग कर रहा था।
ये निष्कर्ष इस सरल दृष्टिकोण को चुनौती देते हैं कि उष्णकटिबंधीय वन हमेशा सूखे के प्रति एक ही तरह से प्रतिक्रिया देते हैं। अध्ययन दर्शाता है कि किसी पारिस्थितिक तंत्र की मौसम की घटना के प्रति प्रतिक्रिया को अलग से नहीं समझा जा सकता; यह व्यापक जलवायु संदर्भ पर निर्भर करती है। एक बादल जो सामान्य वर्ष के दौरान विकास को रोकता है, वह वास्तव में एक भीषण सूखे के दौरान जंगल को जीवित रहने में मदद कर सकता है। यह शोध दैनिक पैमाने पर वायुमंडल को देखने के महत्व को भी रेखांकित करता है, न कि केवल मासिक या वार्षिक औसत के आधार पर। मौसम के तीव्र, उच्च-आवृत्ति वाले स्पंदन केवल पृष्ठभूमि का शोर नहीं हैं; वे प्राथमिक चालक हैं कि ये जंगल दिन-प्रतिदिन कैसे कार्य करते हैं। इन अल्पकालिक उतार-चढ़ाव को अनदेखा करके, वैज्ञानिक उन तंत्रों को मिस कर सकते हैं जो इन पारिस्थितिक तंत्रों को जलवायु चरम सीमाओं के माध्यम से बने रहने की अनुमति देते हैं।
अंततः, लोरे लिंडु का कार्य बताता है कि वैश्विक कार्बन चक्र के हमारे मॉडलों को उच्च-आवृत्ति वाले वायुमंडलीय अंतःक्रियाओं को ध्यान में रखते हुए अपडेट करने की आवश्यकता है। जंगल जलवायु का एक निष्क्रिय शिकार नहीं है; यह एक गतिशील प्रणाली है जो प्रकाश की तत्काल उपलब्धता और वायुमंडलीय तनाव से राहत के प्रति प्रतिक्रिया करता है। जबकि अध्ययन के दौरान मिट्टी गीली रही, जंगल के लिए वास्तविक बाधा ऊपर का आकाश था। पेड़ बारिश गिरने का इंतज़ार नहीं कर रहे थे; वे बादलों के छंटने का इंतज़ार कर रहे थे, या इस मामले में, अल नीनो सूखे के दौरान, वे बादलों के वापस आने का इंतज़ार कर रहे थे ताकि वे उन्हें सूरज से बचा सकें। प्रकाश और गर्मी के बीच यह नाजुक संतुलन, जो दिनों के पैमाने पर खेला जाता है, यह निर्धारित करता है कि यह महत्वपूर्ण पहाड़ी जंगल हवा से कार्बन खींचना जारी रखेगा या इसे वापस छोड़ देगा।
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