Global assessment of marine CO2 removal efficiency in the coastal ocean

महासागर एक विशाल, प्राकृतिक स्पंज की तरह है जिसने उस कार्बन डाइऑक्साइड का एक बड़ा हिस्सा सोख लिया है जिसे मनुष्यों ने वायुमंडल में पंप किया है, जिससे ग्लोबल वार्मिंग की गति को धीमा करने में मदद मिली है। हालांकि, ग्रह के तापमान को एक महत्वपूर्ण सीमा से नीचे रखने के लिए, वैज्ञानिक जानते हैं कि केवल उत्सर्जन को रोकना ही पर्याप्त नहीं होगा; हमें हवा से कार्बन को सक्रिय रूप से हटाना भी होगा। एक आशाजनक विचार समुद्री कार्बन डाइऑक्साइड निष्कासन (marine carbon dioxide removal) है, एक ऐसी प्रक्रिया जहाँ हम समुद्री जल में परिवर्तन करते हैं ताकि वह कार्बन के प्रति 'भूखा' हो जाए, जिससे महासागर को वायुमंडल से अधिक कार्बन खींचने के लिए प्रोत्साहित किया जा सके। पेच यह है कि यह प्रक्रिया तत्काल नहीं होती है। एक बार जब पानी को परिवर्तित कर दिया जाता है, तो कार्बन को हवा से समुद्र में पूरी तरह से जाने में महीनों, वर्षों या दशकों तक का समय लग सकता है। क्योंकि यह आदान-प्रदान इतनी विशाल दूरियों और लंबे समय में होता है, इसलिए वास्तविक दुनिया में इसे सीधे मापना असंभव है। इसके बजाय, वैज्ञानिक कंप्यूटर मॉडल पर भरोसा करते हैं कि यह विधि विभिन्न स्थानों पर कितनी अच्छी तरह काम करेगी, लेकिन दुनिया के हर तट के लिए इन विस्तृत सिमुलेशन को चलाना इतना महंगा और धीमा है कि यह पहुंच से बाहर रहा है।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इन कम्प्यूटेशनल सीमाओं को पार करने का एक तरीका खोज लिया है, जो एक स्पष्ट, उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाला मानचित्र प्रदान करता है कि यह समुद्री-आधारित कार्बन निष्कासन वास्तव में कहाँ सबसे अच्छा काम करेगा। समुद्र के माध्यम से चलने वाले आभासी कणों (virtual particles) को ट्रैक करने की एक नई विधि विकसित करके, वे दुनिया भर के तटों के साथ कार्बन निष्कासन की दक्षता का एक ऐसे स्तर के विवरण के साथ सिमुलेशन करने में सक्षम हुए, जो पहले असंभव था। उनका कार्य प्रकट करता है कि जबकि कुछ उष्णकटिबंधीय तट इस तकनीक के लिए आदर्श हैं, अन्य क्षेत्र, विशेष रूप से ध्रुवों के पास और विशिष्ट समशीतोष्ण क्षेत्रों में, बहुत कम प्रभावी हैं। महत्वपूर्ण रूप से, उन्होंने पाया कि दक्षता बहुत कम दूरियों पर नाटकीय रूप से बदल सकती है, जिसका अर्थ है कि किसी देश के तट का एक व्यापक, सामान्य मूल्यांकन खतरनाक रूप से भ्रामक हो सकता है।

तस्मानिया विश्वविद्यालय में यिंगहुआन ज़ी के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने "आभासी अवशोषकों" (virtual absorbers) की एक प्रणाली बनाई। इन आभासी बैरलों की कल्पना करें जिन्हें विशिष्ट तटीय बिंदुओं पर समुद्र में छोड़ा गया है। प्रत्येक बैरल खाली शुरू होता है, जो समुद्री जल के एक ऐसे पैच का प्रतिनिधित्व करता है जिसे कार्बन की कमी (deficit) के साथ उपचारित किया गया है। जैसे-जैसे समुद्री धाराएं इन बैरल को आगे ले जाती हैं, वे सेंसर के रूप में कार्य करती हैं, और जब भी वे सतह के पास तैरते हैं, तो वे हवा से कार्बन सोख लेते हैं। यदि एक बैरल को गहराई में धकेल दिया जाता है, तो यह अवशोषण करना बंद कर देता है क्योंकि हवा वहां तक नहीं पहुँच सकती। एक दशक तक इन आभासी बैरल की यात्रा को ट्रैक करके, टीम यह गणना कर सकी कि पानी का प्रत्येक पैच अंततः वायुमंडल से कितना कार्बन खींचेगा।

इस दृष्टिकोण ने उन्हें मौजूदा, अधिक महंगे कंप्यूटर मॉडलों के विरुद्ध इस विधि का परीक्षण करने की अनुमति दी। उन्होंने पाया कि उनके आभासी बैरल उल्लेखनीय सटीकता के साथ कार्बन निष्कासन की वैश्विक पैटर्न को दोहरा सकते हैं, जो जटिल, उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले मॉडलों के परिणामों से मेल खाते हैं, जबकि वे बहुत कम कंप्यूटिंग शक्ति का उपयोग करते हैं। वास्तव में, उनकी विधि पारंपरिक सिमुलेशन की तुलना में एक मिलियन गुना सस्ती थी। इस दक्षता संबंधी सफलता का अर्थ था कि वे अंततः पूरी वैश्विक तटरेखा पर प्रयोग कर सके, हर कुछ किलोमीटर पर लगभग 1,50,000 विशिष्ट स्थानों का परीक्षण कर सके, न कि केवल कुछ व्यापक क्षेत्रों का।

परिणामों ने दुनिया की तटीय क्षमता की एक विस्तृत तस्वीर पेश की। इंडो-पैसिफिक और अटलांटिक के गर्म, उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय जल में, आभासी बैरल ने दिखाया कि महासागर कार्बन को बहुत कुशलता से अवशोषित कर सकता है, जो अक्सर दस वर्षों के भीतर पूर्ण अवशोषण के करीब पहुँच जाता है। ये क्षेत्र ऐसी स्थितियों द्वारा पहचाने जाते हैं जो पानी को सतह के पास रखते हैं, जहाँ हवा तक पहुँच सकती है, और जहाँ समुद्री जल की रसायन विज्ञान और हवा की गति इस आदान-प्रदान को तेज करने में मदद करती है। हालांकि, मानचित्र ने महत्वपूर्ण सीमाओं को भी रेखांकित किया। अंटार्कटिका के आसपास, उत्तरी अटलांटिक के कुछ हिस्सों, भूमध्य सागर और जापान तथा ऑस्ट्रेलिया के तटों के साथ, दक्षता काफी कम हो गई। इन ठंडे या अधिक अशांत क्षेत्रों में, पानी अक्सर सतह से गहरा नीचे डूब जाता है या समुद्री बर्फ के नीचे फंस जाता है, जिससे वायुमंडल के साथ संबंध टूट जाता है और कार्बन की कमी अनसुलझी रह जाती है।

शायद सबसे चौंकाने वाली खोज यह थी कि कितनी कम दूरी पर दक्षता कितनी बदल जाती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि एक ही तट के साथ केवल कुछ दस या सौ किलोमीटर की दूरी पर, कार्बन निष्कासन की क्षमता 30 से 50 प्रतिशत तक घट या बढ़ सकती है। एक व्यापक, निम्न-रिज़ॉल्यूशन वाला मानचित्र यह सुझाव दे सकता है कि किसी देश का पूरा तट इस तकनीक के लिए एक अच्छा उम्मीदवार है, लेकिन सूक्ष्म जांच से पता चलता है कि सबसे प्रभावी स्थान अक्सर कम प्रभावी जल के बीच स्थित अलग-थलग पॉकेट होते हैं। उदाहरण के लिए, जबकि जापान के तट के कुछ हिस्सों में कम दक्षता दिखाई दी, विशिष्ट तटवर्ती क्षेत्रों ने अभी भी उच्च क्षमता पेश की, और इसके विपरीत भी। यह स्तर का विवरण महत्वपूर्ण है क्योंकि वास्तविक दुनिया की परियोजनाएं संभवतः छोटे पैमाने पर बनाई जाएंगी, जहाँ स्थानीय धाराएं और गहराई क्षेत्रीय औसत की तुलना में कहीं अधिक मायने रखती हैं।

अध्ययन ने यह भी समझाया कि ये अंतर क्यों मौजूद हैं। उच्च-दक्षता वाले क्षेत्रों में, पानी ऊपरी परत में रहता है जहाँ वह सांस ले सकता है, जिसे गर्म तापमान और तेज हवाओं से सहायता मिलती है। कम-दक्षता वाले क्षेत्रों में, पानी अक्सर गहरे महासागर में धकेल दिया जाता है या बर्फ से ढक दिया जाता है, जिससे कार्बन का आदान-प्रदान रुक जाता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि इनमें से कुछ कठिन क्षेत्रों में, प्रक्रिया केवल धीमी नहीं होती है; यह एक निश्चित बिंदु के बाद पूरी तरह से रुक सकती है, जिसका अर्थ है कि अधिक प्रतीक्षा करने से बेहतर परिणाम नहीं मिलेंगे।

यह नया उपकरण केवल महासागर का मानचित्रण ही नहीं करता है; यह संख्याओं के पीछे के भौतिक कारणों को समझने का एक तरीका भी प्रदान करता है। कार्बन निष्कासन की दक्षता को हवा की गति, पानी के तापमान और पानी के मिश्रण की गहराई जैसे विशिष्ट कारकों से जोड़कर, शोधकर्ता नीति निर्माताओं को ठीक से बता सकते हैं कि कोई निश्चित स्थान उपयुक्त या अनुपयुक्त क्यों है। उन्होंने अपने डेटा और एक इंटरैक्टिव वेबसाइट को जनता के लिए उपलब्ध कराया है, जिससे कोई भी इन तटीय स्थितियों को विस्तार से देख सकता है। हालांकि यह अध्ययन सिमुलेशन पर आधारित है और महासागर में प्रत्येक जैविक प्रतिक्रिया को ध्यान में नहीं रखता है, फिर भी यह दुनिया के तटों की स्क्रीनिंग के लिए एक मजबूत और किफायती तरीका प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि यदि जलवायु परिवर्तन के खिलाफ लड़ाई में समुद्री कार्बन निष्कासन को एक व्यवहार्य उपकरण बनाना है, तो हमें व्यापक सामान्यीकरण से परे देखना होगा और हमारे स्थानीय तटों की विशिष्ट, उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली वास्तविकताओं पर ध्यान केंद्रित करना होगा।