क्या अटलांटिक ओवरटर्निंग सर्कुलेशन शट डाउन कर सकता है?

क्या अटलांटिक ओवरटर्निंग सर्कुलेशन शट डाउन कर सकता है?

AMOC की योजनाबद्ध। लाल रास्ते सतह के पास गर्म पानी दिखाते हैं, जबकि बैंगनी रास्ते ठंडी, अधिक घने पानी की गहराई पर चलते हैं। साभार: मेट ऑफिस

आमतौर पर, हम एक क्रमिक प्रक्रिया के रूप में जलवायु परिवर्तन के बारे में सोचते हैं: जितनी अधिक ग्रीनहाउस गैसें मनुष्य का उत्सर्जन करती हैं, उतना ही अधिक जलवायु परिवर्तन होगा। लेकिन क्या कोई "बिना रिटर्न के अंक" हैं जो हमें अपरिवर्तनीय परिवर्तन के लिए प्रतिबद्ध करते हैं?

"एएमओसी" के रूप में जाना जाने वाला "अटलांटिक मेरिडेशनल ओवरवर्टिंग सर्कुलेशन", दुनिया के महासागरों में प्रमुख वर्तमान प्रणालियों में से एक है और जलवायु को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

यह समुद्र के तापमान और लवणता के एक नाजुक संतुलन द्वारा संचालित होता है, जो गर्म जलवायु से परेशान होने का खतरा है।

नवीनतम शोध से पता चलता है कि AMOC इस सदी को कमजोर करने की बहुत संभावना है, लेकिन एक पतन बहुत संभावना नहीं है। हालांकि, वैज्ञानिक इस बात को परिभाषित करने में सक्षम हैं कि एएमओसी को टिपिंग बिंदु से कितना गर्म किया जा सकता है।

उथलनेवाला

नीचे दिया गया आंकड़ा AMOC का चित्रण दिखाता है। उत्तरी अटलांटिक में, सब्ट्रोपिक्स का गर्म पानी सतह और ठंड के पास उत्तर की ओर जाता है - और, इसलिए, अधिक घना - पानी गहराई से दक्षिण की ओर यात्रा कर रहा है, आमतौर पर सतह के नीचे 2-4 किमी।

उत्तर में, गर्म सतह के पानी को गर्म वातावरण में ठंडा किया जाता है, जिसे ठंडे, घने पानी में बदल दिया जाता है, और गहरे, दक्षिणी शाखा की आपूर्ति के लिए सिंक किया जाता है। अन्य जगहों पर, ठंडा पानी ऊपर उठता है और गर्म होता है, ऊपरी, गर्म शाखा को फिर से आपूर्ति करता है और सर्किट को पूरा करता है।

क्या AMOC टूट सकता है?

AMOC जलवायु परिवर्तन की चपेट में है। जैसे-जैसे वातावरण ग्रीनहाउस गैसों के बढ़ने के कारण गर्म होता है, उत्तरी अटलांटिक सतह से गर्मी खोने की महासागर की क्षमता कम हो जाती है और AMOC के ड्राइविंग कारकों में से एक कमजोर हो जाता है।

इस सदी के ग्लोबल-वार्मिंग के जलवायु-मॉडल अनुमान लगातार AMOC के कमजोर पड़ने की ओर इशारा करते हैं। के सबसे हाल के आकलन अंतरराष्ट्रीय जलवायु परिवर्तन पैनल (IPCC) - द पांचवीं मूल्यांकन रिपोर्ट (AR5) और बदलती जलवायु में महासागरों और क्रायोस्फीयर पर विशेष रिपोर्ट (SROCC) - दोनों का निष्कर्ष है कि AMOC 21 वीं सदी में कमजोर होने की "बहुत संभावना है"।

उत्तर अटलांटिक क्षेत्र के आसपास की जलवायु पर इस तरह के कमजोर पड़ने का शीतलन प्रभाव होगा, क्योंकि उत्तर की ओर गर्मी की आपूर्ति धीमी हो जाती है। इस प्रभाव को जलवायु अनुमानों में शामिल किया गया है, लेकिन ग्रीनहाउस गैसों की बढ़ती सांद्रता से प्रत्यक्ष वार्मिंग प्रभाव अधिक मजबूत है, इसलिए शुद्ध परिणाम अभी भी भूमि क्षेत्रों पर गर्म है।

लेकिन अधिक नाटकीय परिवर्तन सैद्धांतिक रूप से संभव हैं। एक "टिपिंग पॉइंट" मौजूद हो सकता है जिसके आगे मौजूदा मजबूत एएमओसी अस्थिर हो जाता है।

इसके लिए साक्ष्य वापस एक पर जाता है बुनियादी कागज़ 1961 में आधुनिक समुद्र विज्ञान के पिता में से एक द्वारा प्रकाशित, हेनरी स्टोमेल। स्टोमेल ने महसूस किया कि एएमओसी तापमान और लवणता के प्रभावों के बीच एक प्रकार की प्रतियोगिता है, जो दोनों समुद्री जल के घनत्व को प्रभावित करते हैं।

क्या अटलांटिक ओवरटर्निंग सर्कुलेशन शट डाउन कर सकता है?

नीचे दिया गया आंकड़ा विभिन्न संभावित AMOC राज्यों को दर्शाता है। आज की जलवायु में, तापमान हावी है और ठंड, घने उच्च अक्षांश पानी एक मजबूत AMOC (लाल वक्र) को संचालित करता है। लेकिन अन्य जलवायु राज्यों में ताजे पानी (वर्षा या बर्फ पिघल से) को ताजा करने के लिए संभव है - और इसलिए हल्का - उच्च अक्षांश पानी; इस स्थिति में, पानी AMOC को चलाने के लिए पर्याप्त रूप से घना नहीं है, जो ढह जाता है (नीला वक्र)।

यदि अटलांटिक के लिए मीठे पानी का इनपुट पर्याप्त रूप से मजबूत था - ग्रीनलैंड बर्फ की चादर के तेजी से पिघलने से, उदाहरण के लिए - नीली बिंदी आंकड़े में दाईं ओर जाएगी। Stommel के मॉडल के अनुसार, कुछ बिंदु पर मजबूत AMOC राज्य (लाल) अस्थिर हो जाता है और AMOC "ऑफ" स्थिति (नीला) तक गिर जाता है। फिर, भले ही ड्राइविंग जलवायु परिवर्तन बाद में उलट हो गया (नीले रंग की बिंदी वापस आकृति पर बाईं ओर जा रही हो), एएमओसी नीले रंग की वक्र पर रहेगा और तब तक फिर से वापस नहीं आएगा जब तक कि जलवायु में वर्तमान परिस्थितियों की निगरानी न हो जाए विपरीत दिशा। इस घटना को "हिस्टैरिसीस" के रूप में जाना जाता है।

क्या अटलांटिक ओवरटर्निंग सर्कुलेशन शट डाउन कर सकता है?

Stommel के सरल मॉडल में AMOC के टिपिंग अंक और हिस्टैरिसीस। AMOC के संभावित राज्य अटलांटिक महासागर (x- अक्ष) के मीठे पानी के इनपुट की मात्रा पर निर्भर करते हैं। AMOC ताकत को y- अक्ष पर दिखाया गया है। [ध्यान दें कि दोनों को Sverdrups (Sv) में मापा जाता है, जहां 1 Sv प्रति सेकंड एक मिलियन क्यूबिक मीटर पानी बहता है।] जब कम मीठे पानी का इनपुट होता है, तो तापमान प्रवाह पर हावी हो जाता है और केवल एक मजबूत AMOC संभव है (लाल वक्र)। उच्च मीठे पानी के इनपुट के लिए, केवल एक ढह राज्य संभव है (नीला वक्र)। बीच में, दोनों राज्य संभव हैं। यदि मीठे पानी के इनपुट को एक महत्वपूर्ण मूल्य (टिपिंग बिंदु) से आगे बढ़ाना है, तो एएमओसी टूट जाएगा। फिर, भले ही मीठे पानी के इनपुट को उसके मूल राज्य में वापस कर दिया गया हो, एएमओसी बंद रहेगा। साभार: मेट ऑफिस.

लंबी अवधि के अनुमान

स्टोमेल का विचार वर्षों में विकसित हुआ है, लेकिन मौलिक अंतर्दृष्टि अभी भी प्रासंगिक है। वहाँ है eviसबूत हो सकता है कि AMOC परिवर्तनों ने अतीत की कुछ प्रमुख जलवायु पारियों में भूमिका निभाई हो - हाल ही में लगभग 8,200 साल पहले क्योंकि दुनिया अंतिम हिम युग से उभर रही थी।

उस समय, उत्तर पश्चिमी कनाडा में एक विशाल झील एक बर्फ की दीवार से वापस आयोजित की जा रही थी। तापमान गर्म होने से बर्फ की दीवार ढह गई, ताजा पानी जमा करना उत्तरी अटलांटिक में झील से और AMOC को बाधित कर रहा है। इस समय एक प्रमुख शीतलन को देखा जा सकता है पुरापाषाणकालीन अभिलेख उत्तरी अमेरिका, ग्रीनलैंड और यूरोप भर में।

व्यापक जलवायु मॉडल आम तौर पर 21 वीं सदी में एएमओसी के पूर्ण बंद का प्रोजेक्ट नहीं करते हैं, लेकिन हाल ही में मॉडल को भविष्य में आगे चलाया गया है। के परिदृश्यों के तहत निरंतर उच्च ग्रीनहाउस गैस सांद्रता, मॉडल की एक संख्या परियोजना a 2300 द्वारा प्रभावी AMOC बंद.

भविष्य के एएमओसी के मॉडल अनुमान व्यापक रूप से, हालांकि। नतीजतन, इस सवाल पर कि ग्लोबल वार्मिंग किस स्तर पर एएमओसी बंद हो जाएगा, यह संभावना नहीं है कि वैज्ञानिक समुदाय निकट भविष्य में किसी भी अभिसरण को देखेंगे।

जबकि स्टॉमेल के मूल मॉडल में एएमओसी को अस्थिर करने वाला मूलभूत तंत्र जलवायु मॉडल में महत्वपूर्ण प्रतीत होता है, ऐसी अन्य प्रक्रियाएं हैं जो एएमओसी को स्थिर करने की कोशिश कर रही हैं। इन प्रक्रियाओं में से कई मात्रात्मक रूप से मॉडल करना मुश्किल है, विशेष रूप से सीमित संकल्प के साथ जो वर्तमान कंप्यूटिंग शक्ति के साथ संभव है। इसलिए हमारे AMOC अनुमान आने वाले कुछ समय के लिए काफी अनिश्चितता के अधीन बने रहेंगे।

सभी साक्ष्यों को ध्यान में रखते हुए, आईपीसीसी के एआर 5 और एसआरसीसी ने निष्कर्ष निकाला कि 2100 से पहले एएमओसी का पतन हुआ था।बहुत अप्रिय”(पीडीएफ)। हालाँकि, एएमओसी टिपिंग पॉइंट को पास करने का प्रभाव बहुत बड़ा होगा, इसलिए इसे "कम संभावना, उच्च प्रभाव" परिदृश्य के रूप में देखा जाता है।

एक पतन के प्रभाव क्या होंगे?

जलवायु मॉडल का उपयोग जलवायु पर प्रभाव का आकलन करने के लिए किया जा सकता है यदि एएमओसी को पूरी तरह से बंद कर दिया गया था। उत्तरी अटलांटिक में बड़ी मात्रा में ताजे पानी को एक मॉडल में जोड़कर, वैज्ञानिक कृत्रिम रूप से ठंडे, घने पानी को हल्का करते हैं जो लूप की निचली शाखा बनाता है। यह AMOC को रोकता है और हम फिर जलवायु पर प्रभाव को देख सकते हैं।

नीचे दिया गया आंकड़ा उन परिवर्तनों को दिखाता है जिनके परिणामस्वरूप एक ऐसा प्रयोग होता है। AMOC के बंद होने से पूरे उत्तरी गोलार्ध के शीतलन (ब्लू शेडिंग) में परिणाम होता है, विशेष रूप से उत्तरी अटलांटिक ऊष्मा हानि के क्षेत्र (उत्तरी अटलांटिक मध्य तापन प्रणाली के "रेडिएटर") के निकटतम क्षेत्र। इन क्षेत्रों में ग्रीनहाउस गैसों के कारण शीतलन अनुमानित ऊष्मा से अधिक हो जाता है, इसलिए 21 वीं सदी में एक पूर्ण शटडाउन, जबकि बहुत संभावना नहीं है, पश्चिमी यूरोप जैसे क्षेत्रों में शुद्ध शीतलन हो सकता है।

क्या अटलांटिक ओवरटर्निंग सर्कुलेशन शट डाउन कर सकता है?

एएमओसी के एक कृत्रिम रूप से प्रेरित पतन के बाद सतह के तापमान में परिवर्तन (सी)। छायांकन कूलिंग (नीला) या वार्मिंग (नारंगी और लाल) इंगित करता है। स्प्रिंगर से अनुमति द्वारा पुनर्मुद्रित। जैक्सन एट अल। (2015) उच्च रिज़ॉल्यूशन वाले जीसीएम, क्लाइमेट डायनेमिक्स में एएमओसी की मंदी के वैश्विक और यूरोपीय जलवायु प्रभाव।

अन्य प्रभावों में वर्षा पैटर्न में प्रमुख बदलाव शामिल हैं, यूरोप में सर्दियों के तूफानों में वृद्धि और उत्तरी अटलांटिक बेसिन के आसपास 50 सेमी तक समुद्र के स्तर में वृद्धि। कई क्षेत्रों में ये प्रभाव ग्लोबल वार्मिंग के कारण रुझानों को बढ़ा देंगे।

जबकि इस तरह के मॉडल प्रयोग कृत्रिम हैं "यदि?" परिदृश्य, वे उन परिवर्तनों के परिमाण का वर्णन करते हैं जो एएमओसी पतन के परिणामस्वरूप हो सकते हैं। कृषि, वन्यजीव, परिवहन, ऊर्जा की मांग और तटीय बुनियादी ढांचे पर प्रभाव जटिल होगा, लेकिन हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि बड़े सामाजिक आर्थिक परिणाम होंगे। उदाहरण के लिए, एक अध्ययन पश्चिमी ब्रिटेन और आयरलैंड के प्रमुख चराई क्षेत्रों में घास की उत्पादकता में 50% की कमी देखी गई।

पतन के जोखिम के बारे में क्या किया जा सकता है?

जैसा कि ऊपर बताया गया है, वैज्ञानिक किसी तरह से ग्लोबल वार्मिंग के स्तर को परिभाषित करने में सक्षम हैं, जिस पर एएमओसी को टिपिंग बिंदु पार करने का जोखिम होगा।

हालांकि, एएमओसी के पतन के जोखिम को प्रबंधित करना संभव हो सकता है, यहां तक ​​कि बिना यह जाने कि यह कितनी संभावना है।

घरेलू सादृश्य लेने के लिए: मुझे पता है कि यह संभव है, लेकिन संभावना नहीं है, कि मेरा घर जल जाएगा - यह कम-संभावना, उच्च-प्रभाव वाली घटना है। मुझे इस बात का ज्यादा अंदाजा नहीं है कि यह कितना संभावित है कि मेरे पास आग होगी, लेकिन मैं वैसे भी बिजली के तारों की जांच करके और धूम्रपान अलार्म स्थापित करके जोखिम का प्रबंधन कर सकता हूं। वायरिंग चैक से आग लगने की संभावना कम हो जाती है, जबकि स्मोक अलार्म मुझे आग लगने की चेतावनी देता है ताकि आग को कम किया जा सके - घर को खाली करके और फायर ब्रिगेड को बुलाकर।

हाल ही में, सहयोगियों के साथ यूनिवर्सिटी ऑफ एक्ज़ीटर, हम AMOC टिपिंग के लिए एक पूर्व चेतावनी प्रणाली विकसित करने की संभावना तलाश रहे हैं।

एक साधारण मॉडल का उपयोग करना, हमने दिखाया है जिस तरह समय के साथ उपोष्णकटिबंधीय और सबपोलर अटलांटिक की खारीपन एक प्रारंभिक संकेत दे सकती है अगर एएमओसी पतन की राह पर है, संभवतः दशकों पहले एएमओसी में किसी भी बड़े कमजोर को देखा गया है।

इस शोध के लिए शुरुआती दिन हैं, लेकिन इस तरह के एक संकेतक की निगरानी करने से एएमओसी पतन के परिणामों की तैयारी के लिए और अधिक समय देना संभव हो सकता है, या एएमओसी को अधिक स्थिर मार्ग पर लाने के लिए अधिक आक्रामक जलवायु परिवर्तन शमन उपायों को अपनाना संभव हो सकता है। ।

बकाया सवाल

जैसे-जैसे दुनिया पेरिस जलवायु समझौते के लक्ष्यों को पूरा करने की चुनौतियों से जूझ रही है, जलवायु मार्गों में दिलचस्पी बढ़ रही है अस्थायी रूप से ओवरशूट अंतिम लक्ष्य स्तर। यह महत्वपूर्ण है कि इस तरह के ओवरशूट अंतिम गंतव्य के रास्ते पर किसी भी अपरिवर्तनीय सीमा को पार नहीं करते हैं, इसलिए टिपिंग बिंदुओं पर शोध को सैद्धांतिक परिणामों को इन अधिक व्यावहारिक प्रश्नों से जोड़ने की आवश्यकता है।

एएमओसी टिपिंग पॉइंट्स टू डेटिंग के अधिकांश मॉडलिंग ने उत्तरी अटलांटिक में मीठे पानी के इनपुट के आदर्शित परिदृश्यों का उपयोग किया है। यह कुछ पिछले एएमओसी परिवर्तनों के लिए प्रासंगिक है, लेकिन भविष्य के जलवायु परिवर्तन को मॉडल करने के लिए हमें यह समझने की आवश्यकता है कि वार्मिंग और ताज़ा होने पर क्या होता है।

यह अधिक चुनौतीपूर्ण समस्या है क्योंकि प्रासंगिक प्रक्रियाओं और फीडबैक की संख्या बढ़ जाती है। इनमें से कुछ प्रक्रियाएं छोटे पैमानों पर चलती हैं जो मॉडल वर्तमान कंप्यूटिंग शक्ति के साथ हल करने के लिए संघर्ष करते हैं। प्रमुख एएमओसी प्रक्रियाओं के मॉडलिंग में सुधार के लिए धैर्य और दीर्घकालिक प्रतिबद्धता की आवश्यकता होती है, लेकिन अंततः अधिक विश्वास वाले एएमओसी भविष्यवाणियों में लाभांश का भुगतान करना होगा।

एएमओसी के पतन की प्रारंभिक चेतावनी पर अनुसंधान अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, लेकिन जोखिम का जवाब देने के लिए एक उपयोगी तरीका हो सकता है। एक बात सुनिश्चित करने के लिए है: प्रारंभिक चेतावनी को एएमओसी के प्रमुख पहलुओं की निरंतर टिप्पणियों की आवश्यकता होगी।

एएमओसी निगरानी ने 2004 में एक नए युग में प्रवेश किया RAPID-MOCHA, बीहड़ उपकरणों की एक सरणी जो 26.5 डिग्री उत्तर में अटलांटिक की चौड़ाई तक फैली हुई है और एएमओसी की निरंतर निगरानी प्रदान करती है। इससे पहले 47 वर्षों में प्रसार के केवल पांच स्नैपशॉट थे।

परिणामों ने हमारी समझ को पहले से ही बदल दिया है कि एएमओसी समय में कैसे बदलता है: उदाहरण के लिए, ए AMOC में अप्रत्याशित गिरावट शरद ऋतु 2009 में मनाया गया - माना जाता है कि 2009-10 और 2010-11 के असामान्य रूप से ठंडे यूरोपीय सर्दियों में एक भूमिका निभाई है।

हाल ही में, एक इसी तरह की निगरानी सरणी उप-द्वीप अटलांटिक में आगे उत्तर में स्थापित किया गया है। साथ में निरंतर माप बहती Argo फ़्लोट्स से तापमान और लवणता का, समुद्र विज्ञानियों के पास अब हमारे जलवायु प्रणाली के इस महत्वपूर्ण तत्व का अध्ययन करने और दुनिया को किसी भी आश्चर्यजनक आश्चर्य की तैयारी करने का एक अभूतपूर्व डेटाबेस है।

के बारे में लेखक

डॉ। रिचर्ड वुड, जो यूके के मेट ऑफिस हैडली सेंटर में जलवायु, क्रायोस्फीयर और महासागरों के समूह का नेतृत्व करते हैं। उसी समूह की वैज्ञानिक डॉ। लॉरा जैक्सन।

यह आलेख मूल पर दिखाई दिया कार्बन संक्षिप्त

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