Why observed tropical-cyclone inner-core rain trends oppose model projections: perspectives from ERA5

उष्णकटिबंधीय चक्रवात प्रकृति के सबसे शक्तिशाली इंजनों में से एक हैं, जो पृथ्वी पर सबसे विनाशकारी वर्षा पहुँचाने के लिए महासागर और आकाश को मथ देते हैं। हालाँकि ये तूफान अपनी हवाओं के लिए प्रसिद्ध हैं, लेकिन अक्सर इनके केंद्रों के पास केंद्रित अत्यधिक भारी बारिश ही सबसे भीषण बाढ़ और भूस्खलन का कारण बनती है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से यह समझा है कि जैसे-जैसे ग्रह गर्म हो रहा है, वायुमंडल अधिक नमी धारण कर सकता है, ठीक वैसे ही जैसे गर्म होने पर स्पंज फैलता है। यह भौतिक सिद्धांत बताता है कि जैसे-जैसे जलवायु गर्म होती है, ये तूफान और भी अधिक वर्षा करने में सक्षम होने चाहिए। कंप्यूटर मॉडल, जो हमारे वायुमंडल के भौतिक विज्ञान का अनुकरण करते हैं, लगातार भविष्यवाणी करते हैं कि जैसे-जैसे वैश्विक तापमान बढ़ेगा, इन तूफानों के बिल्कुल केंद्र में वर्षा की दर काफी बढ़ जाएगी।

हालाँकि, जब वैज्ञानिक देखते हैं कि वास्तव में अभी क्या हो रहा है, तो एक पहेली जैसा विरोधाभास सामने आया है। पिछले दो दशकों में, उपग्रह अवलोकनों ने एक अलग कहानी दिखाई है: उष्णकटिबंधीय चक्रवातों के आंतरिक केंद्रों में गिरने वाली बारिश हल्की होती जा रही है, न कि भारी। मॉडलों द्वारा एक गर्म होती दुनिया के लिए की गई भविष्यवाणियों और वर्तमान में उपग्रहों द्वारा देखे गए वास्तविक डेटा के बीच यह अंतर जलवायु विज्ञान के लिए एक मौलिक चुनौती बन गया है। यदि वास्तविक दुनिया मॉडलों द्वारा सुझाए गए व्यवहार के विपरीत काम कर रही है, तो यह इस बात पर कठिन प्रश्न खड़े करता है कि क्या हम बाढ़ के जोखिमों के भविष्य के अनुमानों पर भरोसा कर सकते हैं। इस रहस्य को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं ने हमारे ग्रह के मौसम के इतिहास के एक विशाल डिजिटल रिकॉर्ड की ओर रुख किया ताकि यह समझ सकें कि देखी गई प्रवृत्तियाँ भविष्यवाणियों की विपरीत दिशा में क्यों जा रही हैं।

शोधकर्ताओं ने पिछले बीस वर्षों में उष्णकटिबंधीय चक्रवात के व्यवहार के दो अलग-अलग रिकॉर्ड की तुलना करके शुरुआत की। एक रिकॉर्ड उन उपग्रहों से आता है जो वर्षा को सीधे मापते हैं, जबकि दूसरा एक परिष्कृत कंप्यूटर पुनर्निर्माण है जिसे 'रीएनालिसिस' कहा जाता है, जो ऐतिहासिक मौसम डेटा को आधुनिक पूर्वानुमान मॉडलों के साथ जोड़ता है। उपग्रह डेटा ने तूफान के केंद्रों के पास गिरने वाली बारिश की तीव्रता में स्पष्ट गिरावट दिखाई, जो प्रत्येक दशक में एक मापने योग्य मात्रा में कम हुई। इसके विपरीत, कंप्यूटर पुनर्निर्माण ने इसी अवधि के दौरान वर्षा की दर में वृद्धि दिखाई, जो जलवायु मॉडलों द्वारा निर्देशित दिशा के अनुरूप थी। इस भिन्नता का अर्थ था कि वास्तविक दुनिया में कुछ मौलिक हो रहा है जिसे मॉडल पकड़ नहीं पा रहे हैं, या मॉडल उस तरीके से प्रतिक्रिया दे रहे हैं जिसका वर्तमान जलवायु ने अभी तक पूरी तरह से अनुभव नहीं किया है।

कारण का पता लगाने के लिए, टीम ने उन विशिष्ट भौतिक घटकों की जांच की जो यह नियंत्रित करते हैं कि एक तूफान कितनी वर्षा उत्पन्न करता है। उन्होंने तूफान की हवा की गति, उसकी केंद्रीय आँख (eye) के आकार, हवा में नमी की मात्रा और वायुमंडल की स्थिरता जैसे कारकों की जांच की, जो एक ढक्कन की तरह कार्य करती है और ऊपर उठती हवा की धाराओं को दबा सकती है। प्रत्येक कारक को अलग करने वाले जटिल सांख्यिकीय परीक्षण चलाने के बाद, उन्होंने पाया कि वायुमंडल वास्तव में पिछले दो दशकों में अधिक स्थिर हुआ है, जो एक अवरोधक के रूप में कार्य कर रहा है जिससे भारी बारिश बनना कठिन हो जाता है। यह स्थिरीकरण प्रभाव इतना मजबूत था कि इसने गर्म और नम वायुमंडल से होने वाली संभावित वर्षा में वृद्धि को बेअसर कर दिया।

महत्वपूर्ण अंतर तूफानों के स्वयं के बदलावों में निहित था। उपग्रह अवलोकनों ने दिखाया कि हाल के वर्षों में वास्तविक उष्णकटिबंधीय चक्रवात मजबूत नहीं हुए हैं; वास्तव में, उनकी चरम हवा की गति में मामूली गिरावट देखी गई है। इसके अलावा, तूफान फैल रहे थे, और उनकी सबसे तीव्र हवाओं का घेरा (radius) बड़ा होता जा रहा था। एक व्यापक तूफान अपनी ऊर्जा को एक बड़े क्षेत्र में फैला देता है, जिससे केंद्र में भारी वर्षा उत्पन्न करने के लिए आवश्यक तीव्र ऊर्ध्वगामी धाराओं (updrafts) की शक्ति कम हो जाती है। हालाँकि, कंप्यूटर पुनर्निर्माण ने एक ऐसी दुनिया का अनुकरण किया जहाँ तूफान मजबूत हो रहे थे और उनके हवा के क्षेत्र सिकुड़ रहे थे, जिससे स्वाभाविक रूप से अधिक तीव्र वर्षा होती। क्योंकि वास्तविक तूफान तीव्र नहीं हो रहे थे और वास्तव में फैल रहे थे, इसलिए नमी-जनित वर्षा की वृद्धि कभी साकार नहीं हो सकी। इसके बजाय, तूफान की संरचना के भौतिक परिवर्तनों और स्थिर होते वायुमंडल ने प्रभुत्व जमा लिया, जिससे वर्षा की दर में गिरावट आई।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि अवलोकनों और मॉडलों के बीच असहमति अंतर्निहित भौतिकी की विफलता नहीं है, बल्कि विभिन्न समय-सीमाओं और परिमाणों का प्रतिबिंब है। मॉडल आमतौर पर यह दिखाने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं कि महत्वपूर्ण गर्मी के तहत क्या होता है, जहाँ वायुमंडलीय नमी में वृद्धि स्थिरता के दमनकारी प्रभावों पर हावी हो जाती है। हालाँकि, हाल के अतीत में, गर्मी इतनी मामूली रही है कि वह नमी-जनित उछाल को सक्रिय करने के लिए पर्याप्त नहीं थी। इसके बजाय, तूफान की तीव्रता और संरचना की प्राकृतिक परिवर्तनशीलता ने नेतृत्व किया, जिससे वर्षा की दर नीचे गिर गई। यह निष्कर्ष उपयोग किए गए भौतिक ढांचों की वैधता की पुष्टि करता है, जो सुझाव देता है कि जैसे-जैसे ग्रह गर्म होता रहेगा और नमी का प्रभाव मजबूत होगा, वर्षा में होने वाली वृद्धि संभवतः उभर कर सामने आएगी। फिलहाल, देखा गया गिरावट विशिष्ट तूफान व्यवहारों और वायुमंडलीय स्थितियों का एक अस्थायी परिणाम है जो व्यापक तापन प्रवृत्ति द्वारा अभी तक पराजित नहीं हुए हैं।