वैज्ञानिक समुद्र की स्थिति के आधार पर एरोसोल की मात्रा निर्धारित करते हैं

वैज्ञानिकों के नेतृत्व में एक शोध दल ने एक प्रणाली विकसित की है जो समुद्री स्प्रे एरोसोल, समुद्री स्थिति और वायुमंडलीय स्थितियों के बीच संबंधों में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करती है। सिस्टम को एक आइसब्रेकर पर स्थापित किया गया था और मूल्यवान डेटा एकत्र करने और उसका विश्लेषण करने के लिए आर्कटिक के विशाल क्षेत्रों में ले जाया गया था।

एरोसोल हवा में निलंबित छोटे कण हैं जो बादलों के निर्माण, वर्षा और सूर्य के प्रकाश के वापस अंतरिक्ष में परावर्तन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। मौसम पूर्वानुमान और जलवायु परिवर्तन की भविष्यवाणी करने में एरोसोल के बारे में मात्रात्मक डेटा महत्वपूर्ण कारक हैं। उनकी संरचना, आकार और ऊंचाई के आधार पर, एरोसोल हमारे ग्रह के ऊर्जा संतुलन को जटिल तरीकों से प्रभावित कर सकते हैं या तो वातावरण को ठंडा या गर्म कर सकते हैं।

महासागर, जो पृथ्वी की सतह के 70% से अधिक हिस्से को कवर करते हैं, समुद्री स्प्रे एरोसोल का उत्पादन करते हैं – प्राकृतिक एरोसोल जो शायद ग्रह के विकिरण संतुलन पर सबसे बड़ा प्रभाव डालते हैं। ईपीएफएल के एक्सट्रीम एनवायरमेंट रिसर्च लेबोरेटरी-इंगवार कंप्राड में प्रोफेसर जूलिया श्माले कहती हैं, “फिर भी हमें उत्पादित समुद्री स्प्रे एयरोसोल की मात्रा की स्पष्ट समझ नहीं है, जिससे वे आज मौसम और जलवायु मॉडल में अनिश्चितता का एक बड़ा स्रोत बन गए हैं।” चेयर, जो सायन में स्थित है। वह और अन्य विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिकों की एक टीम [1] व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कैमरों का उपयोग करके समुद्री स्प्रे एयरोसोल की सांद्रता को समुद्र की स्थिति से जोड़ने के लिए एक नवीन प्रणाली विकसित की है। उनका सिस्टम, जिसे जहाज़ पर उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है, आसपास के एयरोसोल सांद्रता, वायुमंडलीय स्थितियों और समुद्र की लहर विशेषताओं को रिकॉर्ड कर सकता है। टीम ने आर्कटिक महासागर में एक शोध पोत पर डेटा का पहला सेट एकत्र किया और हाल ही में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए वायुमंडलीय वातावरण.

विभिन्न जहाजों पर प्रयोग करने योग्य कम लागत वाली प्रणाली

अपने सिस्टम के उद्घाटन के लिए, वैज्ञानिकों ने एक बहुत अच्छे कारण के लिए कठोर आर्कटिक जल और विशेष रूप से उत्तरी ध्रुव के पास बैरेंट्स और कारा सीज़ में यात्रा करने वाले एक आइसब्रेकर को चुना। श्माले कहते हैं, “इस क्षेत्र में समुद्री स्प्रे एरोसोल का निर्माण अत्यधिक अनियमित है, आंशिक रूप से क्योंकि समुद्री बर्फ सिकुड़ रही है और अधिक से अधिक व्यक्तिगत तैरने लगे हैं और अब अधिक खुला पानी है।” “हमें आने वाले वर्षों में बहुत महत्वपूर्ण बदलाव देखने की उम्मीद है।”

आज, समुद्री स्प्रे एरोसोल पर अधिकांश डेटा उपग्रहों या तटीय वेधशालाओं से एकत्र किया जाता है, लेकिन इन आंकड़ों का विश्लेषण करने से तस्वीर का केवल एक हिस्सा ही मिलता है। अंतराल को भरने के लिए, वैज्ञानिकों की प्रणाली जहाज के डेक पर लगे दो मानक कैमरों का उपयोग करके समुद्र की स्थिति के बारे में जानकारी भी एकत्र करती है। ये कैमरे शोधकर्ताओं को त्रिविम दृश्य प्रदान करते हैं, जिससे वे उथले पानी में भी समुद्र की सतह की 3डी छवियां उत्पन्न करने में सक्षम होते हैं। एल्गोरिदम तरंग विशेषताओं (उदाहरण के लिए, उनकी ऊंचाई, ढलान और उम्र) पर डेटा के माध्यम से क्रंच करते हैं और उन्हें एयरोसोल माप और वायुमंडलीय स्थितियों (उदाहरण के लिए, तापमान, वर्षा और हवा की गति) पर डेटा के साथ जोड़ते हैं। ईपीएफएल के सेंटर फॉर इमेजिंग से इस शोध के लिए अनुदान प्राप्त करने वाले श्माले कहते हैं, “यह प्रक्रिया हमें समुद्र और वायुमंडलीय माप दोनों के लिए लगभग एक सेकंड का उत्कृष्ट अस्थायी समाधान देती है।”

इससे पहले कि हम इस सटीक डेटा को जलवायु मॉडल में शामिल कर सकें, हमें विभिन्न महासागरों पर हमारे जैसे और अधिक अध्ययनों की आवश्यकता है। मौसम, मौसम और सटीक स्थान के आधार पर स्थितियाँ काफी भिन्न हो सकती हैं।

जूलिया श्माले, चरम पर्यावरण अनुसंधान प्रयोगशाला की प्रमुख

एरोसोल सांद्रता का अनुमान लगाने के लिए समुद्र और वायुमंडलीय डेटा का उपयोग करना

शोध दल के शुरुआती निष्कर्षों से यह जानकारी मिलती है कि कौन से भौतिक चर (समुद्र की स्थिति, हवा की गति और वायुमंडलीय स्थिरता) गर्मियों में आर्कटिक के इस हिस्से में समुद्री स्प्रे एयरोसोल उत्पादन को प्रभावित करते हैं। श्माले कहते हैं, “नए सेट अप को मान्य करने के लिए, पहला कदम हमारी सामान्य ज्ञान धारणा की पुष्टि करना था कि एयरोसोल उत्पादन बर्फ की स्थिति से अत्यधिक सहसंबद्ध है।” “दूसरे शब्दों में, जब अपेक्षाकृत अधिक पानी और कम बर्फ होती है तो अधिक एरोसोल उत्सर्जित होते हैं। और जब बर्फ सघन होती है, तो गर्मियों में प्रत्यक्ष एरोसोल उत्सर्जन बहुत कम होता है। लेकिन हम और अधिक पता लगा सकते हैं।”

निष्कर्षों से यह भी पता चलता है कि समुद्री स्प्रे एयरोसोल सांद्रता समुद्री सीमा परत की स्थिरता से काफी प्रभावित होती है, जो समुद्र के ऊपर वायुमंडल की सबसे निचली परत है। यह परत अशांत वायु धाराओं का अनुभव करती है, विशेषकर पानी की सतह के पास जब लहरें बनती हैं। वायुमंडलीय स्थितियों के साथ तरंग विशेषताओं पर डेटा को मिलाकर, वैज्ञानिकों ने एयरोसोल सांद्रता की भविष्यवाणी के लिए एक सूत्र विकसित किया। क्या यह शोधकर्ताओं को अपने जलवायु मॉडल में समुद्री स्प्रे एरोसोल को अधिक सटीक रूप से शामिल करने की अनुमति दे सकता है? श्माले कहते हैं, “हां, लेकिन पहले विभिन्न महासागरों पर हमारे जैसे और अध्ययनों की आवश्यकता है।” “मौसम, मौसम और सटीक स्थान के आधार पर स्थितियाँ काफी भिन्न हो सकती हैं।” उदाहरण के लिए, अंटार्कटिक में बहुत तेज़ हवाओं के कारण उत्तरी ध्रुव के परिणामों को दक्षिणी ध्रुव पर लागू नहीं किया जा सकता है। फिर भी दुनिया के सभी कोनों से डेटा इकट्ठा करने के लिए वैज्ञानिकों की कम लागत वाली, स्थापित करने में आसान प्रणाली को भविष्य में कई जहाजों पर आसानी से इस्तेमाल किया जा सकता है।

संदर्भ

अलीरेज़ा मोआलेमी, अल्बर्टो अल्बेरेलो, आइरिस थर्नहेर, गुआंगयु ली, ज़मीन ए. कांजी, फ़िलिपो बर्गमास्को, रोमन पोहोरस्की, फ़िलिपो नेली, एलेसेंड्रो टोफ़ोली, जूलिया श्माले: आर्कटिक महासागर में वायुमंडलीय एरोसोल और समुद्री स्थिति के बीच संबंध। वायुमंडलीय वातावरण. डीओआई: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2024.120844

[1] गणित स्कूल, ईस्ट एंग्लिया विश्वविद्यालय, नॉर्विच, यूनाइटेड किंगडम; वायुमंडलीय और जलवायु विज्ञान संस्थान, पर्यावरण प्रणाली विज्ञान विभाग, ईटीएच ज्यूरिख, स्विट्जरलैंड; पर्यावरण विज्ञान, सूचना विज्ञान और सांख्यिकी विभाग, वेनिस के सीए फोस्करी विश्वविद्यालय, इटली; और इंफ्रास्ट्रक्चर इंजीनियरिंग विभाग, मेलबर्न विश्वविद्यालय, पार्कविले, ऑस्ट्रेलिया