How tropical instability waves impact the equatorial Pacific interannual SST variability and heat budget in 2024

भूमध्यरेखीय प्रशांत महासागर एक गुप्त लय को धारण किए हुए है जो दुनिया भर में मौसम के पैटर्न को नियंत्रित करती है। इस प्रणाली के केंद्र में ठंडे पानी का एक विस्तार है जिसे 'कोल्ड टंग' (cold tongue) के रूप में जाना जाता है, जो आमतौर पर भूमध्य रेखा के ठीक साथ स्थित होता है। जब यह पानी असामान्य रूप से गर्म हो जाता है, तो यह अल नीनो (El Niño) को जन्म देता है, जिससे कुछ स्थानों पर भारी बारिश और कुछ में सूखा आता है। जब यह असामान्य रूप से ठंडा हो जाता है, तो यह ला नीना (La Niña) को सक्रिय करता है, जो अक्सर इन प्रभावों को उलट देता है। वैज्ञानिकों को लंबे समय से पता है कि इन दोनों अवस्थाओं के बीच का संक्रमण हमेशा सुचारू नहीं होता है। कभी-कभी, महासागर ऐसा लगता है जैसे वह हिचकिचा रहा हो, एक गर्म दौर के बाद उम्मीद के मुताबिक ठंडा होने से इनकार कर रहा हो। वर्षों से, शोधकर्ता कोल्ड टंग पर नज़र रखे हुए हैं, यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि कौन सी अदृश्य ताकतें इसे वापस गर्मी की ओर धकेल रही हैं, जिससे अगले ठंडे चरण के आगमन में देरी हो रही है।

2024 में, नानजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ इंफॉर्मेशन साइंस एंड टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों की एक टीम ने इस चक्र के एक विशिष्ट, पहेलीनुमा क्षण की ओर ध्यान आकर्षित किया। 2023 और 2024 की शुरुआत में एक मजबूत अल नीनो घटना के बाद, दुनिया को उम्मीद थी कि प्रशांत महासागर 2024 के अंत तक ला नीना चरण में बदल जाएगा। इसके बजाय, शीतलन (cooling) रुक गया। पूर्वी प्रशांत क्षेत्र में पानी अनुमान से अधिक गर्म रहा, और अपेक्षित शीत लहर पूरी तरह से कभी नहीं आई। शोधकर्ता जानना चाहते थे कि ऐसा क्यों हुआ। उन्हें संदेह था कि इसका उत्तर महासागर की स्वयं की अराजक, उथल-पुथल वाली गति में छिपा है, विशेष रूप से उष्णकटिबंधीय अस्थिरता तरंगों (tropical instability waves) के व्यवहार में। ये ठंडी टंग के किनारे पर बनने वाले बड़े, घूमते हुए भंवर (eddies) हैं, जो पश्चिम की ओर बढ़ते हैं और पानी को मिश्रित करते हैं। हालांकि पहले भी इनका अध्ययन किया जा चुका है, लेकिन 2024 के ला नीना को रोकने में उनकी विशिष्ट भूमिका स्पष्ट नहीं थी।

इस रहस्य को सुलझाने के लिए, टीम ने भूमध्यरेखीय प्रशांत महासागर का एक विस्तृत डिजिटल मॉडल बनाया। उन्होंने केवल महासागर को देखा ही नहीं; उन्होंने इसके दो संस्करण बनाए जो साथ-साथ चल रहे थे। पहले संस्करण में, मॉडल को स्वाभाविक रूप से व्यवहार करने की अनुमति दी गई, जिससे उन उथल-पुथल वाली तरंगों को बनने और पानी के तापमान के साथ परस्पर क्रिया करने का अवसर मिला। दूसरे संस्करण में, उन्होंने पानी को चिकना करने के लिए एक गणितीय फिल्टर का उपयोग किया, जिससे प्रभावी रूप से तरंगों को हटा दिया गया जबकि बाकी सब कुछ बिल्कुल समान रखा गया। इन दोनों सिमुलेशन की तुलना करके, वे तरंगों के सटीक प्रभाव को अलग कर सके। यदि तरंगों वाला संस्करण बिना तरंगों वाले संस्करण की तुलना में अधिक गर्म रहा, तो तरंगें ही उस गर्मी का कारण थीं।

परिणाम चौंकाने वाले थे। मॉडल ने दिखाया कि 2024 की गर्मियों में, उष्णकटिबंधीय अस्थिरता तरंगें असाधारण रूप से मजबूत थीं, जो उस समय के औसत की तुलना में बहुत अधिक सक्रिय थीं। जिस सिमुलेशन में तरंगों को मौजूद रहने दिया गया था, उसमें कोल्ड टंग काफी गर्म बनी रही। उस सिमुलेशन में, जहाँ तरंगों को हटा दिया गया था, पानी बहुत अधिक नाटकीय रूप से ठंडा हो गया, जिससे ऐसे तापमान प्राप्त हुए जो एक स्पष्ट ला नीना का संकेत देते। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन तरंगों की उपस्थिति ने शीतलन प्रभाव को लगभग आधा कर दिया। विशेष रूप से, महत्वपूर्ण 'नीनो3' (Niño3) क्षेत्र में, तरंगों ने ठंडे तापमान के विसंगतियों (anomalies) को 49 प्रतिशत तक कमजोर कर दिया। इससे पता चलता है कि तरंगों ने एक शक्तिशाली ब्रेक के रूप में कार्य किया, जिसने महासागर को अल नीनो के बाद सामान्य रूप से ठंडा होने से रोक दिया।

यह समझने के लिए कि इन तरंगों ने पानी को गर्म कैसे किया, वैज्ञानिकों ने महासागर की सतह की परत के ताप बजट (heat budget) का विश्लेषण किया। उन्होंने देखा कि गर्मी कहाँ से आ रही थी और कहाँ जा रही थी। उन्होंने पाया कि प्राथमिक चालक सूर्य या महासागर के ऊपर की हवा नहीं थी, बल्कि स्वयं पानी की गति थी। तरंगों ने उत्तर और दक्षिण से गर्म पानी का एक विशाल प्रवाह बनाया, जो भूमध्य रेखा की ओर बढ़ रहा था। पानी की इस क्षैतिज गति ने, जो उथल-पुथल वाली तरंगों द्वारा संचालित थी, कोल्ड टंग में प्रति माह 0.81 डिग्री सेल्सियस की दर से गर्मी जोड़ी। इसे संदर्भ में समझने के लिए, यह तापन प्रभाव सूर्य और वायुमंडल से मिलने वाली संयुक्त गर्मी से लगभग तीन गुना अधिक शक्तिशाली था। तरंगें अनिवार्य रूप से ठंडे क्षेत्र में उतनी तेजी से गर्म पानी पंप कर रही थीं जितनी तेजी से वायुमंडल उसे ठंडा कर सकता था।

अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि यह गर्माहट एक समान चादर नहीं बल्कि गर्मी की एक विशिष्ट, केंद्रित पट्टी थी। तरंगें भूमध्य रेखा के ठीक उत्तर और दक्षिण में पानी को गर्म करने में सबसे अधिक प्रभावी थीं, जिससे एक ऐसा क्षेत्र बना जहाँ कोल्ड टंग और आसपास के पानी के बीच तापमान का अंतर कम हो गया। इस प्रक्रिया को 'एडवेक्शन' (advection) कहा जाता है, जो बहती धाराओं द्वारा ऊष्मा का भौतिक परिवहन है। शोधकर्ताओं ने पाया कि तरंगों की घूमती हुई गति इस गर्माहट के लिए लगभग पूरी तरह जिम्मेदार थी, जबकि स्थिर, पृष्ठभूमि की धाराओं ने बहुत मामूली भूमिका निभाई। पानी की ऊर्ध्वाधर (vertical) गति, जो आमतौर पर गहराई से ठंडा पानी ऊपर लाती है, इस विशिष्ट संदर्भ में नगण्य पाई गई, जो इस बात को और पुख्ता करती है कि क्षैतिज उथल-पुथल ही यहाँ प्रमुख शक्ति थी।

इन निष्कर्षों ने एक स्पष्ट व्याख्या प्रदान की कि क्यों 2024 का ला नीना उम्मीद के मुताबिक साकार नहीं हो सका। 2024 की गर्मियों के दौरान तीव्र उष्णकटिबंधीय अस्थिरता तरंगों की गतिविधि ने एक गतिशील बाधा के रूप में कार्य किया, जो लगातार कोल्ड टंग में गर्म पानी की आपूर्ति कर रही थी। इस तंत्र ने हवा के पैटर्न जैसे अन्य ज्ञात कारकों के पूरक के रूप में कार्य किया, जिससे एक ऐसी स्थिति पैदा हुई जहाँ महासागर ठंडा होने से इनकार कर रहा था। यह शोध पुष्टि करता है कि ये तरंगें केवल सतह पर उठने वाली छोटी लहरें नहीं हैं, बल्कि जलवायु परिवर्तन के शक्तिशाली एजेंट हैं जो प्रमुख मौसम घटनाओं के समय और तीव्रता को बदल सकते हैं। इन तरंगों द्वारा कितनी गर्मी स्थानांतरित की गई, इसका सटीक मात्रात्मक विवरण देकर, यह अध्ययन भविष्य के जलवायु परिवर्तनों की भविष्यवाणी करने के लिए एक नया टुकड़ा प्रदान करता है, जो दिखाता है कि महासागर की आंतरिक उथल-थल कभी-कभी वायुमंडल के संकेतों पर हावी हो सकती है।

यह कार्य वर्तमान जलवायु मॉडलों की सीमाओं को भी उजागर करता है। कई मानक मॉडल एक ऐसे रिज़ॉल्यूशन का उपयोग करते हैं जो बहुत मोटा (coarse) होता है ताकि इन तरंगों को स्पष्ट रूप से देख सके, जिसका अर्थ है कि वे इस महत्वपूर्ण तापन प्रभाव को पूरी तरह से मिस कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन मॉडल का उपयोग किया जो इन तरंगों को पकड़ सकता था, जिससे उन्हें ऊष्मा परिवहन के वास्तविक परिमाण को देखने में मदद मिली। इस स्तर के विवरण के बिना, 2024 के लिए भविष्यवाणी गलत हो सकती थी, जो एक शीतलन प्रवृत्ति मान लेती, जबकि महासागर की अपनी गतिशीलता सक्रिय रूप से उसका विरोध कर रही थी। यह सुझाव देता है कि अल नीनो और ला नीना के भविष्य का सटीक पूर्वानुमान लगाने के लिए, वैज्ञानिकों को इन 'मेसोस्केल' (mesoscale) तरंगों को ध्यान में रखना चाहिए, जो बड़े जलवायु पैटर्न से छोटे पैमाने पर काम करती हैं लेकिन उनके परिणाम पर व्यापक प्रभाव डालती हैं।

अंततः, यह शोध एक गतिशील, स्व-विनियमित महासागरीय प्रणाली की तस्वीर पेश करता है जहाँ पानी की उथल-पुथल निर्णायक भूमिका निभाती है। 2024 की घटना कोई ऐसी विसंगति नहीं थी जिसने नियमों को तोड़ा, बल्कि यह इस बात का प्रदर्शन था कि कैसे महासागर की आंतरिक मशीनरी हस्तक्षेप कर सकती है और मौसमी बदलाव में देरी कर सकती है। उष्णकटिबंधीय अस्थिरता तरंगें, जिन्हें अक्सर व्यापक जलवायु चर्चाओं में अनदेखा कर दिया जाता है, वे प्रमुख कारक साबित हुईं जिन्होंने भूमध्यरेखीय प्रशांत क्षेत्र को गर्म बनाए रखा, और प्रभावी रूप से ला नीना के ठंडे पानी को रोके रखा। यह अंतर्दृष्टि जलवायु चरणों के बीच के संक्रमण को देखने के वैज्ञानिकों के दृष्टिकोण को बदल देती है, इस बात पर जोर देती है कि महासागर वायुमंडलीय परिवर्तनों का केवल एक निष्क्रिय प्राप्तकर्ता नहीं है, बल्कि एक सक्रिय भागीदार है जो भीतर से जलवायु परिदृश्य को नया आकार दे सकता है।