North Pacific surface warming pattern shaped by atmospheric responses and radiative feedbacks

महासागर समान रूप से गर्म नहीं होता है। जब ग्रीनहाउस गैसें वायुमंडल में गर्मी को रोकती हैं, तो समुद्र की सतह केवल एक बाथटब में पानी के बढ़ने की तरह ऊपर नहीं उठती; इसके बजाय, यह गर्म और ठंडे धब्बों का एक जटिल पैचवर्क विकसित करती है। ये पैटर्न केवल यादृच्छिक शोर (रैंडम नॉइज़) नहीं हैं। वे वैश्विक मौसम के इंजन के रूप में कार्य करते हैं, तूफानों को दिशा देते हैं, वर्षा पट्टियों को बदलते हैं, और यह निर्धारित करते हैं कि किन क्षेत्रों को सूखे या बाढ़ का सामना करना पड़ेगा। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि प्रशांत महासागर इस पहेली की कुंजी रखता है। दक्षिणी प्रशांत महासागर में, एक विशिष्ट शीतलन पैटर्न को एक स्थानीय फीडबैक लूप द्वारा समझाया गया है जहाँ हवा और समुद्र की सतह सीधे परस्पर क्रिया करती है। लेकिन उत्तरी प्रशांत महासागर एक रहस्य बना हुआ है। यहाँ, पानी एक विशिष्ट, हुक के आकार के वक्र (कर्व) में गर्म होता है जो एक विशाल उच्च-दबाव प्रणाली के चारों ओर लिपट जाता है। वर्षों तक, शोधकर्ताओं ने माना कि यह आकार दक्षिण में देखे गए हवा और समुद्र के उसी प्रकार के 'डांस' (परस्पर क्रिया) द्वारा संचालित था, या शायद बादलों के व्यवहार में बदलाव के कारण था। प्रश्न सरल था: उत्तर प्रशांत महासागर को इस विशिष्ट, हुक जैसे आकार में क्या गर्म कर रहा है?

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इस रहस्य की परतों को खोल दिया है, जिससे पता चला है कि उत्तर का जवाब समुद्र की हवा के प्रति प्रतिक्रिया में नहीं, बल्कि गर्मी के प्रति वायुमंडल की प्रतिक्रिया में निहित है। समान रूप से होने वाले गर्म होने के प्रभावों को कार्बन डाइऑक्साइड के प्रत्यक्ष प्रभाव से अलग करने वाले परिष्कृत कंप्यूटर सिमुलेशन चलाकर, टीम ने पाया कि उत्तर प्रशांत हुक लगभग पूरी तरह से अपने ऊपर के वायुमंडल द्वारा आकार दिया जाता है। नेचर जियोसाइंस में प्रकाशित अध्ययन दिखाता है कि यह तापन पैटर्न दो मुख्य बलों द्वारा निर्मित होता है: जिस तरह से वायुमंडल महाद्वीपों से गर्म हवा को समुद्र के ऊपर ले जाता है, और जिस तरह से आकाश स्पष्ट-आकाश विकिरण (क्लियर-स्काई रेडिएशन) के माध्यम से गर्मी को रोकता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यहाँ हवा के साथ समुद्र की अपनी परस्पर क्रिया आश्चर्यजनक रूप से कम भूमिका निभाती है, जो दक्षिणी प्रशांत के बिल्कुल विपरीत है।

हुक का आकार स्वयं दो अलग-अलग हिस्सों से बना है। एक हिस्सा है दक्षिण-पश्चिम से उत्तर-पूर्व तक फैला एक लंबा, मजबूत बैंड, जिसे "स्ट्रिंग" (डोरी) के रूप में जाना जाता है। दूसरा हिस्सा हुक के दक्षिणी छोर पर एक हल्का, गोल सिरा है। टीम ने पाया कि 'स्ट्रिंग' उस प्रक्रिया द्वारा संचालित होती है जहाँ जमीन से आने वाली गर्म हवा को समुद्र के ऊपर धकेला जाता है। जैसे-जैसे ग्रह गर्म हो रहा है, भूमि समुद्र की तुलना में तेजी से गर्म हो रही है। यह तापमान का अंतर पैदा करता है जिसे प्रचलित पश्चिमी हवाएं पानी के ऊपर ले जाती हैं। जब यह गर्म हवा ठंडे महासागरीय सतह के ऊपर बैठती है, तो यह पानी के ठीक ऊपर की हवा को स्थिर कर देती है, जिससे गर्मी का वापस आकाश में जाने से बचाव होता है। यह फंसी हुई गर्मी समुद्र की सतह को और अधिक गर्म करती है। यह प्रभाव सर्दियों के दौरान सुदूर उत्तर में समुद्री बर्फ के पिघलने से और बढ़ जाता है। जैसे-जैसे बर्फ पीछे हटती है, गहरा समुद्र सूर्य की ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए उजागर होता है, जिससे वह अधिक ऊर्जा सोखता है और तेजी से गर्म होता है। इसके अतिरिक्त, वायुमंडल गर्म होने के साथ अधिक नमी धारण करता है, जो एक कंबल की तरह काम करता है, गर्मी को रोकता है और समुद्र की सतह के तापन में योगदान देता है।

हुक का सिरा (टिप), जो उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्र में स्थित है, एक अलग तंत्र के माध्यम से बनता है। यहाँ, तापन व्यापारिक हवाओं (ट्रेड विंड्स) के कमजोर होने और हवा की आर्द्रता में बदलाव के कारण होता है। वह विशाल उच्च-दबाव प्रणाली जो आमतौर पर उत्तर प्रशांत के ऊपर रहती है, ग्रह के गर्म होने के साथ कमजोर हो जाती है। यह कमजोरी हवाओं को धीमा करने की अनुमति देती है, जिससे समुद्र की सतह से वाष्पीकरण के कारण होने वाला शीतलन प्रभाव कम हो जाता है। साथ ही, समुद्र के ऊपर की हवा अधिक नम हो जाती है। यह अतिरिक्त नमी पानी और हवा के बीच के अंतर को कम कर देती है, जिससे वाष्पीकरण और भी धीमा हो जाता है। वाष्पीकरण कम होने से समुद्र की सतह गर्म हो जाती है। शोधकर्ताओं ने इस आर्द्रता वृद्धि का पता जल चक्र में एक व्यापक परिवर्तन से लगाया, जहाँ शुष्क क्षेत्र और अधिक शुष्क हो जाते हैं और गीले क्षेत्र और अधिक गीले हो जाते हैं, एक ऐसा पैटर्न जो कमजोर होती उच्च-दबाव प्रणाली के प्रभाव में उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में बढ़ जाता है।

यह खोज क्या महत्वपूर्ण बनाती है, यह उन चीजों में है जिन्हें शोधकर्ताओं ने खारिज कर दिया। उन्होंने स्पष्ट रूप से परीक्षण किया कि क्या हवा और समुद्र एक फीडबैक लूप में एक-दूसरे से बात कर रहे थे, एक ऐसी प्रक्रिया जो दक्षिणी प्रशांत में पैटर्न को संचालित करती है। उनके विश्लेषण ने दिखाया कि उत्तरी भाग में यह युग्मन (कपलिंग) कमजोर है। जो हवा के बदलाव उन्होंने देखे, वे समुद्र के गर्म होने की प्रतिक्रिया नहीं थे; बल्कि, हवा के बदलाव वायुमंडल और भूमि के गर्म होने की सीधी प्रतिक्रिया थे। इसी तरह, उन्होंने पाया कि बादल इस हुक आकार के प्राथमिक चालक नहीं थे। इसके बजाय, तापन स्पष्ट-आकाश प्रभावों (क्लियर-स्काई इफेक्ट्स) द्वारा हावी है, जहाँ सूर्य और गर्मी को रोकने वाली गैसें बादल के आवरण के हस्तक्षेप के बिना सीधे सतह के साथ परस्पर क्रिया करती हैं।

अध्ययन ने परिणामों को पुख्ता करने के लिए जलवायु मॉडलों के एक बड़े संग्रह का सहारा लिया। तापन को उसके घटकों में तोड़कर—कि क्या होता है जब समुद्र समान रूप से गर्म होता है, क्या होता है जब कार्बन डाइऑक्साइड का सीधा प्रभाव होता है, और क्या होता है जब समुद्र और वायुमंडल परस्पर क्रिया करते हैं—टीम विशिष्ट कारणों को अलग करने में सक्षम हुई। उन्होंने पाया कि वायुमंडलीय प्रतिक्रियाएं और स्पष्ट-आकाश विकिरण फीडबैक तापन पैटर्न के एक बड़े हिस्से के लिए जिम्मेदार हैं। इस पैटर्न को आकार देने में समुद्र की अपनी भूमिका न्यूनतम है। यह सुझाव देता है कि भविष्य के उत्तर प्रशांत तापन की भविष्यवाणी करने के लिए, वैज्ञानिकों को जटिल महासागर-वायुमंडल की परस्पर क्रियाओं के बजाय इस बात पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता है कि वायुमंडल गर्मी का परिवहन कैसे करता है और सतह सूर्य के प्रकाश को कैसे परावर्तित करती है।

इस खोज के निहितार्थ केवल समुद्र को समझने तक ही सीमित नहीं हैं। क्योंकि उत्तर प्रशांत का तापन पैटर्न पूरे गोलार्ध में मौसम को प्रभावित करता है, इसलिए इसके वास्तविक कारण को जानना भविष्य के जलवायु अनुमानों में अनिश्चितताओं को बेहतर बनाने में मदद करता है। हुक के आकार का तापन पूर्वोत्तर एशिया में अत्यधिक गर्मी की घटनाओं और तूफानों के रास्तों में बदलाव से जुड़ा हुआ है। यह समझकर कि यह पैटर्न वायुमंडलीय स्थिरता और स्पष्ट-आकाश विकिरण द्वारा संचालित है, न कि समुद्र की आंतरिक गतिशीलता द्वारा, वैज्ञानिक भविष्य के जलवायु अनुमानों में अनिश्चितताओं को बेहतर ढंग से नियंत्रित कर सकते हैं। यह शोध दोनों गोलार्द्धों के बीच एक मौलिक अंतर को रेखांकित करता है: जबकि दक्षिणी प्रशांत समुद्र और हवा के एक साथ नृत्य की कहानी है, उत्तर प्रशांत वायुमंडल द्वारा समुद्र पर अपनी इच्छा थोपने की कहानी है। यह अंतर समझना महत्वपूर्ण है कि जैसे-जैसे ग्रह गर्म होता जा रहा है, जलवायु प्रणाली कैसे व्यवहार करेगी।