जलवायु तंत्र और फ़ीडबैक
जलवायु तंत्र हवा, महासागर, बर्फ़, ज़मीन और जीवों से बना है। ये आपस में गर्मी, पानी और गैसें बदलते रहते हैं।
फ़ीडबैक (पुनर्निवेशन) एक चक्र है। किसी बदलाव का असर होता है और वह असर पहले बदलाव को फिर बदल देता है। अगर बदलाव बढ़ जाए तो यह धनात्मक फ़ीडबैक (बढ़ाने वाला) है। अगर बदलाव घट जाए तो ऋणात्मक फ़ीडबैक (ब्रेक) है।
एल्बीडो: ज़मीन कितनी चमकीली है?
एल्बीडो (परावर्तकता) वह भाग है जो कोई सतह धूप का लौटाती है। 0 यानी सब सोख लिया; 1 यानी सब लौटा दिया।
- ताज़ी बर्फ़: लगभग 0.8 से 0.9
- बादल: लगभग 0.4 से 0.8
- रेगिस्तान की रेत: लगभग 0.3 से 0.4
- जंगल: लगभग 0.1 से 0.15
- खुला समुद्र: लगभग 0.06 से 0.07
जो भाग नहीं लौटता, वह सोखा जाता है और गर्मी बन जाता है: सोखी गर्मी = (1 − एल्बीडो) × आती धूप।
बर्फ़-एल्बीडो फ़ीडबैक का चक्र
1. हवा थोड़ी गर्म होती है। 2. कुछ बर्फ़ पिघलती है। 3. गहरा समुद्र या ज़मीन खुल जाती है, एल्बीडो घटता है। 4. ज़्यादा धूप सोखी जाती है। 5. जगह और गर्म होती है। 6. और बर्फ़ पिघलती है। फिर वही चक्र।
यह धनात्मक फ़ीडबैक है। यही एक कारण है कि आर्कटिक बाकी दुनिया से तेज़ गर्म हो रहा है (ध्रुवीय प्रवर्धन)। ज़मीन पर भी ऐसा होता है: बर्फ़ पिघलने पर गहरी मिट्टी और जंगल दिखते हैं।
दूसरे फ़ीडबैक और बेकाबू बदलाव कौन रोकता है
दूसरे धनात्मक फ़ीडबैक: गर्म हवा ज़्यादा जलवाष्प रखती है (जो एक ग्रीनहाउस गैस है), और जमी हुई ज़मीन (पर्माफ़्रॉस्ट) पिघलकर मीथेन छोड़ सकती है। ऋणात्मक फ़ीडबैक: गर्म धरती अंतरिक्ष में ज़्यादा गर्मी छोड़ती है, और ज़्यादा CO₂ से कुछ पौधे तेज़ उगते हैं।
असली जलवायु कई फ़ीडबैक का जोड़ है। वैज्ञानिक इन्हें जलवायु मॉडल में डालकर देखते हैं कि दुनिया कितनी गर्म होगी।
करके देखो: सफ़ेद बनाम काला
बराबर आकार के दो बर्फ़ के टुकड़े धूप में रखो, एक सफ़ेद कागज़ पर और एक काले कागज़ पर। 10 मिनट बाद देखो कौन ज़्यादा पिघला। काले कागज़ का एल्बीडो कम है, इसलिए वह ज़्यादा गर्मी सोखता है। फिर 3D में स्लाइडर से यही बात ध्रुवीय समुद्र पर देखो।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- एल्बीडो = लौटी धूप ÷ आती धूप
- सोखी गर्मी = (1 − एल्बीडो) × आती धूप
- मिले-जुले इलाके का औसत एल्बीडो = (बर्फ़ का भाग × 0.85) + (समुद्र का भाग × 0.07)
- धनात्मक फ़ीडबैक: असर कारण को बढ़ाता है। ऋणात्मक फ़ीडबैक: असर कारण को घटाता है।
हल किए गए उदाहरण
1. 0.85 एल्बीडो वाली बर्फ़ पर 200 W/m² धूप पड़ती है। कितनी लौटती है और कितनी सोखी जाती है?
लौटी = 0.85 × 200 = 170 W/m²। सोखी = 200 − 170 = 30 W/m²।
2. खुला समुद्र (एल्बीडो 0.07) वही 200 W/m² पाता है। वह कितना सोखता है, और बर्फ़ से कितने गुना ज़्यादा?
सोखी = (1 − 0.07) × 200 = 186 W/m²। 186 ÷ 30 ≈ 6.2 गुना ज़्यादा।
3. एक इलाका आधा बर्फ़ (0.85) और आधा समुद्र (0.07) है। औसत एल्बीडो और 200 W/m² में से सोखी गर्मी निकालो।
औसत एल्बीडो = 0.5 × 0.85 + 0.5 × 0.07 = 0.46। सोखी = (1 − 0.46) × 200 = 108 W/m²।
4. बर्फ़ घटकर 25% रह गई (75% समुद्र)। नई सोखी गर्मी और आधी-बर्फ़ वाले हाल से बढ़त निकालो।
औसत एल्बीडो = 0.25 × 0.85 + 0.75 × 0.07 = 0.265। सोखी = 0.735 × 200 = 147 W/m²। बढ़त = 147 − 108 = 39 W/m²।
आम गलतियाँ
- "धनात्मक" फ़ीडबैक को अच्छा समझ लेना। यहाँ धनात्मक का मतलब है बदलाव को बढ़ाना, इससे गर्मी और बिगड़ सकती है।
- एल्बीडो और अवशोषण को उलटना। ज़्यादा एल्बीडो यानी ज़्यादा लौटी, कम सोखी।
- कहना कि गहरी सतहें धूप लौटाती हैं। गहरी सतहें धूप सोखती हैं।
- मानना कि एक ही फ़ीडबैक जलवायु तय करता है। नतीजा कई फ़ीडबैक के साथ काम करने से आता है।