जलवायु मॉडल क्या है?
जलवायु मॉडल एक कंप्यूटर प्रोग्राम है जो जलवायु तंत्र के काम करने की नक़ल करता है। वह हवा, महासागर, बर्फ़ और ज़मीन को, और उनके बीच गर्मी व पानी के आदान-प्रदान को, देखता है।
मॉडल पूरी पृथ्वी को डिब्बों की जाली (grid) में काटता है। आम वैश्विक मॉडल में हर डिब्बा लगभग 100 किमी चौड़ा होता है। हवा कई परतों (मान लो 40) में रखी होती है, और समुद्र भी। हर डिब्बे में कंप्यूटर भौतिकी के नियमों से तापमान, हवा, नमी आदि निकालता है।
गणना: पृथ्वी की सतह लगभग 51 करोड़ किमी² है। 100 किमी × 100 किमी का एक डिब्बा 10 000 किमी² घेरता है। इसलिए एक परत में लगभग 51 000 डिब्बे हुए। 50 परतों में लगभग 25 लाख डिब्बे।
मॉडल कैसे चलता है
कंप्यूटर छोटे समय-कदमों में आगे बढ़ता है, जैसे 30 मिनट। हर कदम में हर डिब्बा अपने पड़ोसियों को गर्मी, हवा और पानी देता है और सूर्य ऊर्जा जोड़ता है। फिर अगला कदम। एक साल में 365 × 48 = 17 520 कदम; 80 साल में लगभग 14 लाख कदम। इसीलिए जलवायु मॉडलों को सुपरकंप्यूटर चाहिए।
कुछ चीज़ें डिब्बे से छोटी होती हैं: बादल, छोटी लहरें, जंगल। वैज्ञानिक इन्हें मापों पर आधारित सरल नियमों से बताते हैं। ऐसे नियमों को पैरामीटराइज़ेशन कहते हैं। ये अनिश्चितता का एक मुख्य कारण हैं।
परिदृश्य: अगर हम ज़्यादा या कम गैस छोड़ें तो?
कोई मॉडल नहीं बता सकता कि लोग क्या चुनेंगे। इसलिए वैज्ञानिक परिदृश्य (scenarios) बनाते हैं: जनसंख्या, ऊर्जा-उपयोग, तकनीक और नीति के आधार पर कहानियाँ कि दुनिया कितनी ग्रीनहाउस गैस छोड़ेगी। सबसे जाना-माना सेट साझा सामाजिक-आर्थिक मार्ग (SSP) है।
- कम उत्सर्जन (जैसे SSP1-2.6): तेज़ कटौती। 2100 तक औद्योगिक-पूर्व से लगभग 1.8 °C ऊपर।
- मध्यम उत्सर्जन (SSP2-4.5): धीमी कटौती। लगभग 2.7 °C।
- ज़्यादा उत्सर्जन (SSP5-8.5): उत्सर्जन बढ़ता रहता है। लगभग 4.4 °C।
ये गोल किए हुए मान हैं। परिदृश्य भविष्यवाणी नहीं है। यह "अगर ऐसा हुआ" है।
क्या जलवायु मॉडलों पर भरोसा किया जा सकता है?
वैज्ञानिक मॉडल को हिंडकास्टिंग से परखते हैं: उसे अतीत (मान लो 1850) से चलाते हैं और देखते हैं कि वह हमारे मापे तापमान, बर्फ़ और वर्षा को दोहराता है या नहीं। अच्छे मॉडल यह ठीक करते हैं। साथ ही, दर्जनों अलग टीमों के बनाए मॉडल एक ही बड़ा संदेश देते हैं।
तीन तरह की अनिश्चितता बची रहती है: (1) हम कौन-सा परिदृश्य चलेंगे, (2) मॉडलों के बीच फ़र्क़, (3) प्राकृतिक उतार-चढ़ाव, जैसे एल नीनो के साल। वैज्ञानिक कई मॉडल एक साथ चलाकर (एन्सेम्बल) दायरा दिखाते हैं। मॉडल औसत तापमान में स्थानीय वर्षा से बेहतर हैं।
मौसम बनाम जलवायु: मौसम का अनुमान लगभग दो हफ़्तों से आगे नहीं लगता, पर 30 साल का औसत लग सकता है, जैसे हम यह नहीं बता सकते कि गर्मी का कौन-सा दिन सबसे गर्म होगा, पर जानते हैं कि गर्मी सर्दी से ज़्यादा गर्म होती है।
करके देखो: खुद मॉडल बनो
कागज़ पर 4 × 4 की जाली बनाओ। हर डिब्बे में एक तापमान लिखो (कुछ गर्म, कुछ ठंडे)। अब नियम: नया मान = उस डिब्बे और उसके चार पड़ोसियों का औसत। सब डिब्बों के लिए एक चक्कर करो, फिर दूसरा। देखो गर्मी कैसे फैलती है और जाली समतल हो जाती है। तुमने समय-कदम वाला छोटा मॉडल चला दिया। अब अपना एक नियम जोड़ो, जैसे "डिब्बा 7 में हर चक्कर +2" (हीटर)। यह परिदृश्य है।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- डिब्बों की संख्या ≈ पृथ्वी की सतह ÷ डिब्बे का क्षेत्रफल × परतें
- समय-कदम = साल × 365 × (24 × 60 ÷ कदम मिनट में)
- गर्मी में वृद्धि = बाद का तापमान − पहले का तापमान
- जलवायु = लगभग 30 साल का औसत मौसम
हल किए गए उदाहरण
1. पृथ्वी की सतह 51 करोड़ किमी² है। एक परत में 100 किमी × 100 किमी के कितने डिब्बे इसे ढकेंगे?
डिब्बे का क्षेत्रफल = 10 000 किमी²। संख्या = 510 000 000 / 10 000 = 51 000 डिब्बे।
2. एक मॉडल 30 मिनट के कदम लेता है। एक साल में कितने कदम चाहिए?
एक दिन में 48 कदम। 48 × 365 = 17 520 कदम।
3. 2100 में कम परिदृश्य +1.8 °C और ज़्यादा परिदृश्य +4.4 °C देता है। ज़्यादा वाला कितना अधिक गर्म करता है?
4.4 − 1.8 = 2.6 °C अधिक।
4. डिब्बे 100 किमी की जगह 50 किमी चौड़े हों तो एक परत में कितने गुना ज़्यादा डिब्बे चाहिए?
डिब्बे का क्षेत्रफल (50 × 50) = 2 500 किमी², यानी चौथाई। इसलिए 4 गुना डिब्बे।
आम गलतियाँ
- परिदृश्य को भविष्यवाणी कहना। यह "अगर ऐसा हुआ" कहानी है, असली रास्ता हमारे चुनाव पर निर्भर है।
- मौसम और जलवायु को उलझाना। मौसम आज का है; जलवायु 30 साल का औसत है।
- यह सोचना कि मॉडल इसलिए ग़लत है कि वह एक दिन की बारिश नहीं बता सकता। वह इसके लिए बना ही नहीं।
- यह भूल जाना कि छोटे डिब्बों में बहुत ज़्यादा गणना लगती है।