ब्रिटेन के लंदन और कनाडा के कैलगरी का अक्षांश लगभग समान होने पर भी सर्दियों का मौसम काफ़ी अलग होता है। समुद्री जलवायु वाले लंदन में सर्दियाँ अपेक्षाकृत हल्की होती हैं, लेकिन महाद्वीप के बीच स्थित कैलगरी में तापमान शून्य से 20℃ नीचे तक गिरने वाले दिन भी असामान्य नहीं हैं। इस अंतर में महाद्वीपों और समुद्रों की स्थिति तथा पछुआ पवनों जैसे वायुमंडलीय परिसंचरण की बड़ी भूमिका होती है। लंबे समय तक ऊष्मा को ढोने वाला समुद्र का विशाल प्रवाह भी इसके कारणों में शामिल है।
समुद्री जल जितना ठंडा या खारा होता है, उतना ही भारी हो जाता है। इस तरह भारी हुआ पानी गहराई में डूबता है और उसकी जगह दूसरा पानी भरता है, जिससे ऐसा प्रवाह बनता है जो दुनिया के सभी महासागरों का चक्कर लगाता है। इस प्रवाह को ‘तापलवणीय परिसंचरण (Thermohaline Circulation)’ कहते हैं। यह शब्द ऊष्मा के अर्थ वाले ‘thermo’ और खारेपन के अर्थ वाले ‘haline’ को मिलाकर बना है।
इस सामग्री में हम क्रम से जानेंगे कि तापलवणीय परिसंचरण क्या है, समुद्री जल किन रास्तों से आगे बढ़ता है, पृथ्वी की जलवायु पर इसका क्या प्रभाव पड़ता है और आज वैज्ञानिक इस प्रवाह पर नज़र क्यों रख रहे हैं।
तापलवणीय परिसंचरण को समझना
तापमान और नमक से गतिशील समुद्र
समुद्री प्रवाह को मुख्य रूप से दो प्रकारों में बाँटा जा सकता है। एक है हवा के पानी की सतह को धकेलने से बनने वाली सतही धारा और दूसरा है समुद्री जल के घनत्व में अंतर के कारण बनने वाला गहरे समुद्र का प्रवाह। तापलवणीय परिसंचरण इसी दूसरे प्रवाह को कहते हैं।
समुद्री जल का घनत्व मुख्य रूप से दो चीज़ें तय करती हैं।
- जल का तापमान (Temperature): अन्य स्थितियाँ समान रहने पर समुद्री जल जितना ठंडा होता है, उसका आयतन उतना ही घटता है और घनत्व बढ़ता है।
- लवणता (Salinity): पानी में जितना अधिक नमक घुला होता है, समुद्री जल उतना ही भारी हो जाता है।
ठंडा और खारा पानी आसपास के पानी से भारी होने के कारण नीचे डूबता है, जबकि गर्म और कम खारा पानी ऊपर रहता है। यही सरल सिद्धांत हज़ारों मीटर गहरे समुद्र को गति देने वाली शक्ति बनता है। सतही धाराएँ जहाँ एक दिन में कई दसियों किलोमीटर तक चल सकती हैं, वहीं गहरे समुद्र का प्रवाह बहुत धीरे चलता है।
इस सिद्धांत को घर पर भी आसानी से देखा जा सकता है। गुनगुने पानी से भरे पारदर्शी बर्तन में रंग मिला ठंडा खारा पानी धीरे से डालने पर रंगीन पानी उसमें मिले बिना नीचे की ओर सरककर एक परत बना लेता है। समुद्र में यही प्रक्रिया पूरे महासागर के पैमाने पर होती है।
पृथ्वी का चक्कर लगाने वाला समुद्री जल का रास्ता
अमेरिकी समुद्रविज्ञानी वॉलेस ब्रोकर (Wallace Broecker) ने 1980 के दशक में इस प्रवाह को ‘विशाल महासागरीय कन्वेयर बेल्ट (Great Ocean Conveyor)’ के चित्र के ज़रिए समझाकर लोकप्रिय बनाया। इसके रास्ते का अनुसरण करें तो क्रम इस प्रकार है।
(1) उत्तरी अटलांटिक में डूबना
गल्फ़ स्ट्रीम और उसके आगे की उत्तरी अटलांटिक धारा के साथ उत्तर की ओर पहुँचा गर्म पानी ग्रीनलैंड और आइसलैंड के पास सर्दियों की ठंडी हवाओं के संपर्क में आकर ठंडा हो जाता है। वाष्पीकरण से खारा हो चुका पानी ठंडा होने पर और भारी होकर गहराई में डूब जाता है तथा उत्तरी अटलांटिक गहन जल बनता है।
(2) अंटार्कटिका के समुद्र से पानी का जुड़ना
अंटार्कटिका के आसपास समुद्री जल जमने पर नमक बर्फ़ से बाहर निकल जाता है, जिससे आसपास का पानी और खारा हो जाता है। यह पानी सबसे भारी अंटार्कटिक तल जल बनकर समुद्र के सबसे निचले तल के साथ फैलता है।
(3) फिर ऊपर उठकर लौटना
गहरा पानी हिंद महासागर और प्रशांत महासागर में फैलते हुए धीरे-धीरे मिलता और गर्म होता है, फिर मुख्यतः दक्षिणी महासागर में तेज़ हवाओं वाले क्षेत्रों में दोबारा सतह पर आ जाता है। जब यह पानी सतह के साथ अटलांटिक में लौटता है, तो परिसंचरण जारी रहता है। माना जाता है कि एक चक्कर पूरा करने में लगभग 1,000 वर्ष लगते हैं।
जलवायु को नियंत्रित करने वाली समुद्र की ताप व्यवस्था
तापलवणीय परिसंचरण एक विशाल ताप व्यवस्था की तरह काम करता है, जो भूमध्य रेखा के आसपास की ऊष्मा को ध्रुवीय क्षेत्रों की ओर पहुँचाता है। इसके अटलांटिक में उत्तर-दक्षिण दिशा में आने-जाने वाले हिस्से को अटलांटिक मध्याह्नीय प्रतिवर्तन परिसंचरण (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) कहते हैं। इस प्रवाह द्वारा पहुँचाई गई ऊष्मा के कारण पश्चिमी यूरोप में समान अक्षांश वाले अन्य क्षेत्रों की तुलना में सर्दियाँ हल्की होती हैं।
यह प्रवाह केवल ऊष्मा ही नहीं पहुँचाता।
- कार्बन डाइऑक्साइड (Carbon Dioxide): डूबता पानी वायुमंडल की कार्बन डाइऑक्साइड को गहरे समुद्र में ले जाता है और लंबे समय तक वहाँ संचित रखता है।
- ऑक्सीजन (Oxygen): सतह पर ऑक्सीजन ग्रहण करने वाला पानी नीचे डूबते समय गहरे समुद्र के जीवों तक ऑक्सीजन पहुँचाता है।
- पोषक तत्त्व (Nutrient): जहाँ गहरा पानी फिर ऊपर उठता है, वहाँ पोषक तत्त्व भी ऊपर आते हैं, जिससे प्लवक और मछलियाँ प्रचुर मात्रा में मिलती हैं।
इसलिए यदि यह प्रवाह बहुत कमज़ोर पड़ जाए, तो उसका असर कई क्षेत्रों तक फैल सकता है। जलवायु मॉडल अनुमान लगाते हैं कि उत्तरी अटलांटिक के आसपास सर्दियाँ अधिक ठंडी हो सकती हैं, अमेरिका के पूर्वी तट पर समुद्र का स्तर और बढ़ सकता है तथा उष्णकटिबंधीय वर्षा वाले बादलों की पट्टी दक्षिण की ओर खिसकने से अलग-अलग ऋतुओं में होने वाली वर्षा की मात्रा बदल सकती है।
धीमी होती कन्वेयर बेल्ट और हमारे सामने की चुनौती
अतीत में भी इस प्रवाह में बड़े बदलाव हुए हैं। लगभग 1 × दस हज़ार और 2,900 वर्ष पहले शुरू हुए यंगर ड्रायस काल (Younger Dryas) में गर्म हो रहा उत्तरी गोलार्ध अचानक फिर ठंडा हो गया था। इसका एक कारण यह माना जाता है कि पिघले हिमनदों का मीठा पानी उत्तरी अटलांटिक में उमड़ पड़ा और उसने समुद्री जल के डूबने की शक्ति को कमज़ोर कर दिया।
आज वैश्विक तापन वही चिंता पैदा कर रहा है। समुद्र के गर्म होने और ग्रीनलैंड की हिमचादर पिघलने से मीठा पानी बढ़ता है, जिससे उत्तरी अटलांटिक का पानी कम भारी होकर आसानी से डूब नहीं पाता। इसलिए ब्रिटेन और अमेरिका ने 2004 से अटलांटिक में 26.5 डिग्री उत्तरी अक्षांश के आर-पार अवलोकन उपकरण स्थापित कर इस प्रवाह की शक्ति लगातार मापी है। पहले वर्ष के अवलोकनों से पता चला कि यह प्रवाह प्रति 1 सेकंड औसतन लगभग 1,870 × दस हज़ार घन मीटर पानी उत्तर की ओर पहुँचाता है, जो दुनिया की सभी नदियों के कुल जलप्रवाह से पंद्रह गुना से भी अधिक है।
जलवायु परिवर्तन पर अंतरसरकारी पैनल (IPCC) ने आकलन किया है कि इस सदी के दौरान AMOC के कमज़ोर पड़ने की संभावना बहुत अधिक है। हालाँकि यह कितनी तेज़ी से कमज़ोर होगा और क्या अचानक रुक सकता है, इन सवालों पर वैज्ञानिकों के बीच अभी भी मतभेद हैं।
तापलवणीय परिसंचरण इतना धीमा है कि आँखों से दिखाई नहीं देता, लेकिन यह समुद्र का वह बड़ा मार्ग है जो पृथ्वी की ऊष्मा, कार्बन और जीवन को साथ लेकर चलता है। जब हमें पता चलता है कि दूर समुद्र की गहराइयों का प्रवाह हमारे सर्दियों के मौसम और खाने की मेज़ पर आने वाली मछलियों तक से जुड़ा है, तो जलवायु संबंधी समाचारों को देखने का हमारा नज़रिया भी बदल जाता है।
गहरा समुद्र धीरे-धीरे कैसे साँस लेता है, इसके सिद्धांत को समझना जलवायु परिवर्तन को सही ढंग से समझने की दिशा में पहला कदम है।
