Climate responses to Antarctic meltwater depend on the timing of meltwater release

अंटार्कटिका की बर्फ की चादरें केवल जमी हुई परिदृश्य नहीं हैं; वे ठोस रूप में बंद मीठे पानी के विशाल भंडार हैं। जैसे-जैसे ग्रह गर्म हो रहा है, यह बर्फ पिघलने लगती है, जिससे आसपास के दक्षिणी महासागर में मीठा पानी बहने लगता है। वैज्ञानिकों को लंबे समय से पता है कि खारे महासागर में मीठा पानी डालने से इस बात में बदलाव आता है कि पानी कैसे चलता है और दुनिया भर में ऊष्मा (हीट) का वितरण कैसे होता है। जब मीठा पानी महासागर के ऊपर बैठता है, तो यह एक ढक्कन की तरह काम करता है, जो गर्म गहरे पानी को ठंडे सतह वाले पानी के साथ मिलने से रोकता है। यह सतह की हवा को ठंडा कर सकता है और उन शक्तिशाली महासागरीय धाराओं को बदल सकता है जो पृथ्वी की जलवायु को नियंत्रित करती हैं। इसी कारण से, शोधकर्ता दशकों से यह अनुमान लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि पिघलती बर्फ आने वाली सदियों में हमारे मौसम और समुद्र के स्तर को कितनी बदल देगी।

डेविड चैंडलर और उनकी टीम द्वारा नॉर्वेजियन रिसर्च सेंटर में किए गए एक नए अध्ययन ने इस समस्या पर एक नया दृष्टिकोण प्रस्तुत किया है, जो पिछले शोधों में देखे गए नाटकीय परिदृश्यों को चुनौती देता है। टीम ने पृथ्वी की जलवायु प्रणाली के एक परिष्कृत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके यह सिम्युलेट किया कि क्या होता है जब अंटार्कटिक बर्फ उस दर से पिघलती है जो गर्म होती दुनिया में होने की सबसे अधिक संभावना है। उन्होंने पाया कि यदि बर्फ एक स्थिर, संभावित गति से पिघलती है, तो वैश्विक जलवायु की प्रतिक्रिया आश्चर्यजनक रूप से कमजोर होती है। महासागर की सतह महत्वपूर्ण रूप से ठंडी नहीं होती है, और प्रमुख वैश्विक धाराएं काफी हद तक अपरिवर्तित रहती हैं। हालांकि, एक छिपा हुआ खतरा अभी भी मौजूद है: अंटकटिका के आसपास सतह के नीचे का पानी गर्म हो रहा है, एक ऐसी प्रक्रिया जो अंततः नीचे से बर्फ की चादरों को अस्थिर कर सकती है।

शोधकर्ता इन निष्कर्षों पर नॉर्वेजियन अर्थ सिस्टम मॉडल का उपयोग करके विस्तृत सिमुलेशन चलाकर पहुँचे। उन्होंने एक विशिष्ट भविष्य के परिदृश्य पर ध्यान केंद्रित किया जहाँ ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन उच्च बना रहता है, जिसे SSP5-8.5 के रूप में जाना जाता है। अपने प्राथमिक प्रयोग में, उन्होंने मॉडल को अंटार्कटिक बर्फ के नुकसान के सबसे संभावित अनुमानों से प्राप्त मीठे पानी के प्रवाह (फ्लक्स) के साथ फीड किया। इन अनुमानों को ऐतिहासिक डेटा के विरुद्ध सावधानीपूर्वक कैलिब्रेट किया गया था ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे अत्यधिक, अवास्तविक संभावनाओं के बजाय वास्तविकता को दर्शाते हैं। परिणाम चौंकाने वाले थे। इन सिमुलेशन में, पिघलती बर्फ से प्राप्त अतिरिक्त मीठे पानी का महासागर की सतह के तापमान या वैश्विक महासागरीय धाराओं की ताकत पर बहुत कम प्रभाव पड़ा। दक्षिणी गोलार्ध और यहाँ तक कि आर्कटिक जैसे दूर के क्षेत्रों में भी सतह के तापमान में नियंत्रण रन (जहाँ कोई अतिरिक्त पिघलाव नहीं हुआ था) की तुलना में लगभग समान ही रहा।

यह निष्कर्ष उन कई पिछले अध्ययनों के बिल्कुल विपरीत है जिन्होंने गंभीर वैश्विक शीतलन (कूलिंग) और महासागरीय परिसंचरण में बड़े व्यवधानों की भविष्यवाणी की थी। लेखक बताते हैं कि अंतर पिघलने के समय (टाइमिंग) में निहित है। उनके सबसे यथार्थवादी सिमुलेशन में, बर्फ की चादर के पिघलने की दर समय के साथ धीरे-धीरे बढ़ती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि यह वृद्धि उस समय होती है जब दक्षिणी महासागर पहले से ही एक अलग स्रोत से अधिक मीठे पानी को प्राप्त करना शुरू कर चुका होता है: बढ़ता हुआ वर्षा और हिमपात। जैसे-जैसे जलवायु गर्म होती है, वातावरण अधिक नमी धारण करता है, जिससे दक्षिणी महासागर के ऊपर भारी वर्षा होती है। आकाश से मीठे पानी की यह प्राकृतिक वृद्धि महासागर पर पहले से ही एक "ढक्कन" बना देती है, जो बर्फ की चादर द्वारा अपना मीठा पानी छोड़ने से पहले ही स्थापित हो जाता है। क्योंकि महासागर पहले से ही बारिश से मीठा हो चुका है, इसलिए बर्फ की चादर से आने वाला अतिरिक्त मीठा पानी प्रणाली में अचानक, नाटकीय बदलाव नहीं लाता है। जलवायु प्रतिक्रिया धीमी है क्योंकि प्रणाली पहले से ही नई स्थितियों के अनुकूल हो रही है।

इस परिणाम की संवेदनशीलता का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक दूसरा प्रयोग चलाया। इस संस्करण में, उन्होंने पिघलने के इनपुट को चालीस साल आगे बढ़ा दिया, जिससे बर्फ का पिघलना सबसे संभावित अनुमानों की तुलना में अधिक तेज़ और जल्दी होने लगा। यह परिदृश्य उन उच्च-स्तरीय, कम संभावित परिणामों की नकल करता है जहाँ बर्फ की चादर तेजी से ढह जाती है। इस मामले में, परिणाम नाटकीय रूप से बदल गए। मीठे पानी का प्रारंभिक, तीव्र प्रवाह वर्षा में प्राकृतिक वृद्धि से पहले आया, और मॉडल ने वह तीव्र वैश्विक शीतलन और परिसंचरण परिवर्तन उत्पन्न किए जो पिछले अध्ययनों में देखे गए थे। इसने पुष्टि की कि बर्फ के प्रभाव का पूरा दारोमदार इस बात पर निर्भर करता है कि यह बदलते जलवायु के सापेक्ष कब होता है। यदि बर्फ धीरे और स्थिर रूप से पिघलती है, तो महासागर बिना किसी वैश्विक हलचल के इस बदलाव को सोख लेता है। यदि बर्फ तेजी से और जल्दी पिघलती है, तो परिणाम गंभीर होते हैं।

सतह पर नाटकीय परिवर्तनों की कमी के बावजूद, अध्ययन ने लहरों के नीचे एक महत्वपूर्ण और निरंतर खतरे की पहचान की। सिमुलेशन ने दिखाया कि अंटकटिका के तट के पास सतह के नीचे का पानी गर्म होने लगा है। जबकि वेडेल और अमेरी जैसे विशिष्ट क्षेत्रों में विचलन 2060 के दशक में शुरू हुआ, अधिकांश क्षेत्रों, जिनमें अमेंडसन सागर शामिल है, में यह गर्माहट 21वीं सदी के अंत या 22वीं सदी की शुरुआत तक विलंबित हुई। यह गहरा पानी महत्वपूर्ण है क्योंकि यह उन तैरते हुए बर्फ के शेल्फ (ice shelves) के नीचे बहता है जो भूमि पर स्थित विशाल बर्फ की चादरों को थामे रखते हैं। जैसे-जैसे यह पानी गर्म होता है, यह नीचे से बर्फ को पिघला देता है, जिससे बर्फ के शेल्फ पतले हो जाते हैं और संभावित रूप से ढह सकते हैं। अध्ययन में पाया गया कि यह उप-सतही गर्माहट एक मजबूत परिणाम है, जो तब भी दिखाई देती है जब सतह की जलवायु शांत रहती है।

शोधकर्ताओं ने बर्फ की चादर की स्थिरता के लिए इस गर्माहट से उत्पन्न जोखिम का आकलन किया। उन्होंने दो प्रमुख क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित किया: पश्चिम अंटार्कटिका में अमेंडसन सागर और पूर्वी अंटार्कटिका में विल्क्स-ऑरोरा बेसिन। अमेंडंडसन सागर में, सिमुलेशन सुझाव देते हैं कि पानी का तापमान उस बिंदु तक पहुँच जाएगा जहाँ बर्फ की चादर एक 'टिपिंग पॉइंट' (निर्णायक मोड़) को पार कर सकती है, जिससे अपरिवर्तनीय पीछे हटना (रिट्रीट) शुरू हो सकता है; अतिरिक्त मीठे पानी वाले सबसे संभावित परिदृश्य में यह 2110 के दशक तक हो सकता है (बिना अतिरिक्त मीठे पानी के यह 2130 के दशक में होता)। बर्फ की चादर से प्राप्त अतिरिक्त मीठा पानी इस प्रक्रिया को तेज करता है, जिससे यह खतरनाक दहलीज कुछ दशकों पहले आ जाती है। विल्क्स-ऑरोरा बेसिन में जोखिम कम है, लेकिन गर्माहट का रुझान फिर भी सिस्टम को वर्ष 2300 तक एक उच्च-जोखिम वाली स्थिति की ओर धकेलता है।

अध्ययन ने अपने दृष्टिकोण की सीमाओं को भी संबोधित किया। उनके द्वारा उपयोग किया गया कंप्यूटर मॉडल पूरी तरह से इंटरैक्टिव बर्फ की चादर वाला नहीं था जो गर्म होते पानी के प्रति वास्तविक समय में प्रतिक्रिया दे सके। इसके बजाय, बर्फ की चादर स्थिर थी, और मीठे पानी को एक बाहरी बल के रूप में जोड़ा गया था। लेखक तर्क देते हैं कि हालांकि इसमें कुछ जटिल फीडबैक लूप छूट जाते हैं, फिर भी 2100 तक वैश्विक रुझानों को समझने के लिए परिणाम विश्वसनीय हैं। उन्होंने उल्लेख किया कि गहरे पानी की गर्माहट मुख्य रूप से ग्रह के समग्र गर्म होने से प्रेरित है, जिसमें अतिरिक्त मीठा पानी एक माध्यमिक एम्पलीफायर (बढ़ाने वाला कारक) के रूप में कार्य करता है। उन्होंने यह भी बताया कि उनके मॉडल ने मीठे पानी को महासागर की सतह पर जोड़ा, जबकि वास्तव में, बर्फ के शेल्फ का पिघलाव गहराई में होता है। इस अंतर का अर्थ यह हो सकता है कि उनके सिमुलेशन गर्माहट को थोड़ा अधिक दिखा सकते हैं, लेकिन गहरे पानी के गर्म होने का सामान्य रुझान एक स्पष्ट चेतावनी बना हुआ है।

अंततः, यह शोध सुझाव देता है कि वैश्विक जलवायु प्रणाली अंटकटिका की बर्फ के धीमे, स्थिर पिघलने के प्रति पहले की तुलना में अधिक लचीली है। कुछ मॉडलों द्वारा अनुमानित नाटकीय सतह शीतलन और वैश्विक परिसंचरण शटडाउन केवल तभी हो सकते हैं जब बर्फ उस दर से पिघले जो होने की संभावना कम है। हालांकि, यह कहानी सुरक्षा की नहीं है। अंटकटिका के आसपास गहरे महासागर की शांत, निरंतर गर्माहट एक सीधा खतरा पैदा करती है। यह उप-सतही गर्माहट एक फीडबैक लूप बनाती है जहाँ गर्म पानी और अधिक बर्फ को पिघलाता है, जिससे अधिक मीठा पानी निकलता है, जो बदले में अधिक गर्मी को रोकता है और पानी को और गर्म करता है। जबकि अल्पकाल में वैश्विक मौसम में बड़ा बदलाव नहीं आएगा, अंटकटिका की बर्फ की चाट की स्थिरता नीचे से क्षरित हो रही है, जो आने वाली शताब्दियों में समुद्र के स्तर में महत्वपूर्ण वृद्धि के लिए आधार तैयार कर रही है। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि भले ही हमें अचानक वैश्विक हिमपात (फ्रीज) की चिंता करने की आवश्यकता न हो, लेकिन हमें गहरे महासागर की उस धीमी, निरंतर गर्माहट के प्रति गहराई से चिंतित रहना चाहिए जो भविष्य की बर्फ की चादरों को खोलने का खतरा पैदा करती है।