कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बढ़ने से स्ट्रैटोस्फेरिक प्रभाव ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ावा देता है - फिजिक्स वर्ल्ड

कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बढ़ने से स्ट्रैटोस्फेरिक प्रभाव ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ावा देता है - फिजिक्स वर्ल्ड

समय टिकट: 8 दिसंबर, 2023 6:16 पूर्वाह्न

नीला आकाश और बादल
आसमान की ऊंचाई: नए शोध ने इस बात पर प्रकाश डाला है कि समताप मंडल में उच्च कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर ग्लोबल वार्मिंग में कैसे योगदान देता है। (सौजन्य: आईस्टॉक/मैगन्न)

जैसे-जैसे कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बढ़ता है, जलवायु पर वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के दोगुना होने का प्रभाव और अधिक स्पष्ट हो जाता है - अमेरिका में शोधकर्ताओं ने दिखाया है। यह प्रभाव, जिसे पृथ्वी के विकिरण बजट के पिछले अनुमानों में शामिल नहीं किया गया था, बढ़े हुए कार्बन डाइऑक्साइड के प्रति जलवायु की संवेदनशीलता के अनुमानों के बीच लगभग आधे अंतर की व्याख्या करता है। यह जियोइंजीनियरिंग के लिए एक संभावित नए दृष्टिकोण का भी सुझाव देता है।

पृथ्वी की सतह सौर विकिरण से गर्म होती है और यह वापस अंतरिक्ष में अवरक्त विकिरण उत्सर्जित करती है। हालाँकि, इस अवरक्त विकिरण का अधिकांश भाग निचले वायुमंडल (क्षोभमंडल) में कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य गैसों द्वारा अवशोषित होता है। यह ग्रीनहाउस के कांच की तरह गर्मी को रोक लेता है। इस ग्रीनहाउस प्रभाव के बिना, पृथ्वी तरल पानी के लिए पर्याप्त गर्म नहीं होती और जीवन का समर्थन नहीं कर पाती।

पिछली दो शताब्दियों से मानव गतिविधि वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा को बढ़ा रही है - ग्रीनहाउस प्रभाव को बढ़ा रही है और पृथ्वी की सतह और क्षोभमंडल को गर्म कर रही है।

समतापमंडलीय प्रभाव

हालाँकि, यह विवरण एक सरलीकरण है। पृथ्वी की सतह से लगभग 8-15 किमी ऊपर ट्रोपोपॉज़ है, और इसके ऊपर समताप मंडल है। समताप मंडल आने वाले सौर विकिरण को भी अवशोषित करता है और अवरक्त तरंग दैर्ध्य पर ऊर्जा को फिर से उत्सर्जित करता है - जिनमें से अधिकांश वापस अंतरिक्ष में चला जाता है। चूँकि समताप मंडल का मुख्य ऊष्मा स्रोत ऊपर से है, यह शीर्ष पर सबसे गर्म होता है।

वायुमंडलीय वैज्ञानिक बताते हैं, "जबकि क्षोभमंडल अशांत ताप प्रवाह द्वारा सतह से जुड़ा हुआ है, समताप मंडल में एकमात्र ताप विनिमय विकिरण के माध्यम से होता है।" ब्रायन सोडेन फ्लोरिडा में मियामी विश्वविद्यालय के। "जब हम कार्बन डाइऑक्साइड जोड़ रहे हैं तो हम अवरक्त तरंग दैर्ध्य पर उत्सर्जन बढ़ा रहे हैं, जिससे समताप मंडल अधिक विकिरण उत्सर्जित करना चाहता है।" बढ़ते कार्बन डाइऑक्साइड के "विकिरणीय बल" की गणना करते समय इसे शामिल किया जाना चाहिए, जो इस बात का माप है कि वृद्धि पृथ्वी के विकिरण ऊर्जा संतुलन को कितना बिगाड़ देती है।

इंटरगवर्नमेंटल पैनल ऑन क्लाइमेट चेंज (आईपीसीसी) द्वारा की गई जलवायु भविष्यवाणियों में विकिरण बल एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, लेकिन पिछले 30 वर्षों से इसकी सटीकता पर काफी सवाल उठाए गए हैं। उदाहरण के लिए, विभिन्न मॉडल कार्बन डाइऑक्साइड की वायुमंडलीय सांद्रता को दोगुना करने के परिणामस्वरूप होने वाले विकिरण संबंधी बल पर 50% तक असहमत हैं। अब सोडेन और सहकर्मियों का मानना ​​है कि वे अब तक अस्पष्टीकृत विसंगति के एक महत्वपूर्ण हिस्से को समझा सकते हैं।

पूर्व-औद्योगिक परिस्थितियाँ

"कार्बन डाइऑक्साइड से विकिरण बल की लगभग सभी पिछली गणनाएं, पूर्व-औद्योगिक स्थितियों से तापमान प्रोफाइल की जलवायु विज्ञान लेती हैं - इसलिए आपके पास तापमान और आर्द्रता और 280 पीपीएम कार्बन डाइऑक्साइड का वैश्विक वितरण होगा - और आप इसे दोहराएंगे गणना, लेकिन 280 पीपीएम के बजाय आप इसे दोगुना कर देंगे," सोडेन बताते हैं। "आप इसे एक सीमा के साथ भी कर सकते हैं: हम जानते हैं कि कार्बन डाइऑक्साइड से दबाव रैखिक रूप से नहीं बल्कि लघुगणक के साथ 1 पीपीएम से 10,000 पीपीएम तक बढ़ता है... लेकिन वे सभी गणनाएं एक ही जलवायु विज्ञान को मानती हैं - और यहीं पर एक डिस्कनेक्ट था : आप 10 पीपीएम के लिए 100 पीपीएम या 1000 पीपीएम के समान तापमान और आर्द्रता प्रोफाइल की उम्मीद नहीं करेंगे। इसलिए शोधकर्ताओं ने मॉडल विकसित किए कि वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता बढ़ने पर विकिरण बल कैसे बदल जाएगा।

एक प्रति-सहज ज्ञान युक्त भविष्यवाणी जो 1960 के दशक में मानवजनित जलवायु परिवर्तन की पहली विस्तृत भविष्यवाणियों से मिलती है, और प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित की गई है, वह यह है कि समताप मंडल ठंडा हो जाता है क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड में वृद्धि से इसकी उत्सर्जन क्षमता बढ़ जाती है, जिससे यह अंतरिक्ष में अधिक गर्मी खो देता है। इसके साथ ही, निचले स्तर पर क्षोभमंडल कम गर्मी छोड़ता है क्योंकि बढ़ी हुई कार्बन डाइऑक्साइड अधिक अवरक्त विकिरण को रोकती है।

"जब आप उत्सर्जन बढ़ाते हैं, तो आपको विकिरण संतुलन में बने रहने के लिए [समताप मंडल] के लिए तापमान कम करना पड़ता है।" इस शीतलन का मतलब है कि, उच्च कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता पर, तापमान और गिर जाता है और पृथ्वी के लिए गर्मी को दूर करना अधिक कठिन हो जाता है। इसलिए कार्बन डाइऑक्साइड का विकिरण बल और भी बड़ा हो जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड का प्रत्येक अतिरिक्त इनपुट  इसलिए इसका अधिक प्रबल प्रभाव पड़ता है।

इस तर्क के बाद, शोधकर्ता अब जियोइंजीनियरिंग के लिए नए विचारों पर विचार कर रहे हैं। पिछले अध्ययनों में एरोसोल के उपयोग पर ध्यान केंद्रित किया गया है जो सूरज की रोशनी को वापस अंतरिक्ष में प्रतिबिंबित करता है: "इस काम में, हम [समताप मंडल] को गर्म करने और छोटे कार्बन डाइऑक्साइड को मजबूर करने के लिए अवशोषित एयरोसोल का उपयोग करने का प्रस्ताव कर रहे हैं," कहते हैं हाओज़े हे, जिन्होंने सोडेन के पीएचडी छात्र के रूप में काम का नेतृत्व किया और अब प्रिंसटन विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक हैं। यह विचार इस तथ्य से समर्थित है कि 1991 में माउंट पिनातुबो का विस्फोट, जिसके कारण नाटकीय रूप से क्षोभमंडल ठंडा हुआ, उसके साथ सल्फेट एरोसोल से समतापमंडलीय तापन भी हुआ।

"यह जलवायु समुदाय के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण [परिणाम] है - यह एक प्रमुख रहस्य को सुलझाता है कि हम ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ाने वाली प्रक्रियाओं का ईमानदारी से इलाज कर रहे थे या नहीं," कहते हैं। विलियम कॉलिन्स अमेरिका में लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के, आईपीसीसी के छठे मूल्यांकन के समन्वयक प्रमुख लेखक। “[सोडेन और सहकर्मियों] ने जो दिखाया है वह यह है कि जलवायु समुदाय दशकों से हमारे अनुमान से कहीं बेहतर काम कर रहा है। मॉडल हमेशा सही थे, हम उनका गलत तरीके से परीक्षण कर रहे थे। वे हमेशा हमारी सोच से बेहतर उत्तर दे रहे थे।''

में अनुसंधान वर्णित है विज्ञान.

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