आर्कटिक ग्रह के बाकी हिस्सों की तुलना में कहीं अधिक तेजी से गर्म हो रहा है, और साइंस एडवांसेज में प्रकाशित एक नए अध्ययन से पता चलता है कि यह वार्मिंग पृथ्वी के सबसे बड़े प्राकृतिक कार्बन भंडार में से एक को वैज्ञानिकों की सोच से भी जल्दी बदल सकती है। शोधकर्ताओं का कहना है कि 30°N से ऊपर की उत्तरी मिट्टी, जिसमें पर्माफ्रॉस्ट के विशाल क्षेत्र भी शामिल हैं, 2050 के आसपास कार्बन को अवशोषित करने के बजाय इसे जारी करने में बदल सकती हैं, जब गहरे जमे हुए कार्बन को ध्यान में रखा जाता है। निष्कर्ष कई जलवायु मॉडलों में एक प्रमुख धारणा को चुनौती देते हैं, जो वर्तमान में केवल मिट्टी की ऊपरी परतों पर विचार करते हैं और भूमिगत रूप से बहुत गहरे दबे प्राचीन कार्बन की भारी मात्रा को नजरअंदाज करते हैं। वैज्ञानिकों का कहना है कि छिपा हुआ कार्बन, आने वाले दशकों में आर्कटिक को जलवायु परिवर्तन में अधिक मजबूत योगदानकर्ता बना सकता है।
पृथ्वी के जमे हुए कार्बन भंडार हमेशा के लिए CO2 को अवशोषित क्यों नहीं कर सकते?
वर्षों से, जलवायु मॉडल ने यह मान लिया है कि उत्तरी भूमि इस सदी के अधिकांश समय तक विशाल कार्बन स्पंज के रूप में कार्य करती रहेगी। यद्यपि गर्म तापमान जमी हुई जमीन को पिघला सकता है और ग्रीनहाउस गैसों को छोड़ सकता है, वे पौधों को तेजी से बढ़ने और वातावरण से अधिक कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए भी प्रोत्साहित कर सकते हैं। कुल मिलाकर, कई मॉडलों ने सुझाव दिया कि ये क्षेत्र कार्बन के शुद्ध अवशोषक बने रहेंगे।लेकिन नए अध्ययन में कहा गया है कि तस्वीर अधूरी है. शोधकर्ताओं का तर्क है कि वर्तमान मॉडल बड़े पैमाने पर पीटलैंड और येडोमा जमा में गहरे भूमिगत दबे प्राचीन कार्बन के विशाल भंडार को नजरअंदाज करते हैं, जो मुख्य रूप से साइबेरिया, अलास्का और कनाडा के कुछ हिस्सों में पाए जाने वाले बर्फ से भरपूर पर्माफ्रॉस्ट का एक प्रकार है।लेखक लिखते हैं कि ये चूक “पर्माफ्रॉस्ट सीमा और उच्च-अक्षांश कार्बन स्टॉक को कम करके आंकने की ओर ले जाती है” और यह समझने में बाधा डालती है कि पिघलना भविष्य में कार्बन रिलीज को कैसे प्रभावित करता है। उन्होंने ध्यान दिया कि कार्बन युक्त पीट सतह से लगभग 10 मीटर नीचे तक फैल सकता है, जबकि येडोमा जमा लगभग 20 मीटर की गहराई तक पहुंच सकता है।
शोधकर्ताओं ने क्या बदला
इस समस्या के समाधान के लिए, वैज्ञानिकों ने ORCHIDEE-MICT भूमि सतह मॉडल को उन्नत किया। सरल शब्दों में, उन्होंने हजारों वर्षों में भूमिगत कार्बन कैसे जमा हुआ, इसका पुनर्निर्माण करने का मॉडल सिखाया।नया संस्करण पिछले हिमयुग के बाद से गहरे येडोमा जमाव के निर्माण और होलोसीन के दौरान उत्तरी पीटलैंड के विकास का अनुकरण करता है, भूवैज्ञानिक काल जो लगभग 11,700 साल पहले शुरू हुआ था। इसमें 30°N के उत्तर की भूमि के नीचे दबे कार्बन के अधिक यथार्थवादी अनुमान शामिल हैं।इसके बाद शोधकर्ताओं ने 1900 से 2014 तक की अवधि को कवर करते हुए ऐतिहासिक सिमुलेशन चलाए और तीन साझा सामाजिक आर्थिक मार्ग परिदृश्यों के तहत 2015 से 2100 तक भविष्य की स्थितियों का अनुमान लगाया, जिनका व्यापक रूप से जलवायु वैज्ञानिकों द्वारा विभिन्न संभावित भविष्य का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किया जाता है। उन्होंने इन परिणामों की तुलना मॉडल के पुराने संस्करणों से की, यह देखने के लिए कि गहरे कार्बन को शामिल करने से दृष्टिकोण कैसे बदल गया।
मुख्य खोज
अद्यतन मॉडल से पता चला कि उत्तरी मिट्टी वास्तव में औद्योगिक युग से पहले पहले सुझाए गए मानक मॉडल की तुलना में बहुत अधिक कार्बन संग्रहीत करती थी। लेकिन इसका मतलब यह भी है कि आर्कटिक के गर्म होने के कारण बचने के लिए अधिक कार्बन उपलब्ध है।जैसे-जैसे जमी हुई ज़मीन मिट्टी में गहराई तक पिघलती है, सूक्ष्मजीव हजारों वर्षों से जमे हुए कार्बनिक पदार्थों को तोड़ना शुरू कर देते हैं। यह अपघटन कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य ग्रीनहाउस गैसों को वायुमंडल में छोड़ता है।सिमुलेशन से पता चलता है कि इस सदी में आर्कटिक की कार्बन अवशोषित करने की क्षमता लगातार कमजोर होती जा रही है। 2050 के दशक के आसपास, उत्तरी भूमि अवशोषित करने की तुलना में अधिक कार्बन छोड़ना शुरू कर सकती है, जो प्रभावी रूप से जलवायु सहायक से जलवायु प्रवर्धक में बदल जाएगी।मॉडल के पुराने संस्करणों में, उस बदलाव के बाद में, सदी के मध्य के बाद होने का अनुमान लगाया गया था।
परिवर्तन को कौन चला रहा है
अध्ययन के अनुसार, अधिकांश अतिरिक्त कार्बन हानि गहरी पर्माफ्रॉस्ट परतों, विशेष रूप से येडोमा जमाव से होती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, “सक्रिय परत” – ऊपरी मिट्टी की परत जो हर गर्मियों में पिघलती है – धीरे-धीरे मोटी हो जाती है।इसे एक विशाल फ्रीजर को धीरे-धीरे खोलने जैसा समझें। पिघलना जितनी गहराई तक पहुँचता है, उतना ही प्राचीन कार्बनिक पदार्थ रोगाणुओं के संपर्क में आता है, जो इसे विघटित करना शुरू कर देते हैं और ग्रीनहाउस गैसें छोड़ते हैं।निष्कर्षों की व्याख्या करते हुए, शोधकर्ताओं ने लिखा:“अद्यतन सिमुलेशन में यह उच्च मिट्टी कार्बन हानि मुख्य रूप से गहरे पर्माफ्रॉस्ट कार्बन के क्रमिक क्षरण से प्रेरित है, विशेष रूप से येडोमा जमा से, जो 21 वीं सदी के मध्य के बाद सक्रिय परत की मोटाई अधिक तेजी से बढ़ने के कारण उजागर हो जाती है।”उन्होंने इस बात पर भी जोर दिया कि गहरी जमाओं के गायब होने से “हमारी समझ में बाधा” आती है कि सक्रिय परत का मोटा होना भविष्य में कार्बन अपघटन को कैसे प्रभावित करता है।
परिणाम अभी भी रूढ़िवादी क्यों हो सकता है?
शोधकर्ताओं ने चेतावनी दी है कि उनके अनुमान वास्तव में समस्या को कम कर सकते हैं क्योंकि कई महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को मॉडल में पूरी तरह से शामिल नहीं किया गया था।इसका एक उदाहरण अचानक पिघलना है। धीरे-धीरे पिघलने के बजाय, कुछ पर्माफ्रॉस्ट अचानक ढह सकते हैं, जिससे बड़ी मात्रा में प्राचीन कार्बन विघटित हो जाएगा।एक अन्य प्रक्रिया में थर्मोकार्स्ट झीलें शामिल हैं। ये झीलें तब बनती हैं जब बर्फ से भरपूर ज़मीन पिघलती है और गड्ढे बन जाते हैं जो पानी से भर जाते हैं। क्योंकि पानी जमी हुई मिट्टी की तुलना में गर्मी को अधिक प्रभावी ढंग से स्थानांतरित करता है, आसपास का पर्माफ्रॉस्ट तेजी से पिघलता है, जिससे एक फीडबैक लूप बनता है जो और भी अधिक ग्रीनहाउस गैसों को छोड़ सकता है।जंगल की आग, वनस्पति परिवर्तन, पोषक चक्र और जमीन-बर्फ की गतिशीलता का भी पूरी तरह से प्रतिनिधित्व नहीं किया गया था। ये सभी कारक भविष्य में उत्सर्जन बढ़ा सकते हैं।पहले लेखक यी शी ने साइंटिफिक अमेरिकन को बताया कि ये कमजोर कार्बन भंडार “तीन मीटर की गहराई से परे” हैं, जिससे पता चलता है कि उस क्षेत्र के नीचे कितना कार्बन मौजूद है जिसे कई जलवायु मॉडल वर्तमान में मानते हैं।
क्यों चिंतित हैं वैज्ञानिक?
पर्माफ्रॉस्ट क्षेत्रों को अक्सर हजारों वर्षों से जमा हुए मृत पौधों और जानवरों को संरक्षित करने वाले विशाल प्राकृतिक फ्रीजर के रूप में वर्णित किया जाता है। जब तक ज़मीन जमी रहती है, वह कार्बन बंद रहता है।लेकिन एक बार जब जमी हुई मिट्टी पिघलना शुरू हो जाती है, तो सूक्ष्मजीव कार्बनिक पदार्थों को तोड़ना शुरू कर देते हैं और वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन छोड़ना शुरू कर देते हैं।यह एक आत्म-सुदृढ़ीकरण चक्र बनाता है। अधिक गर्मी के कारण अधिक पिघलना होता है, जिससे अधिक ग्रीनहाउस गैसें निकलती हैं, जिससे और भी अधिक गर्मी होती है। वैज्ञानिक इसे सकारात्मक फीडबैक लूप कहते हैं।आर्कटिक पहले से ही वैश्विक औसत से दो से चार गुना तेजी से गर्म हो रहा है, और क्षेत्र के कुछ हिस्सों में कार्बन सिंक के बजाय कार्बन स्रोत बनने के संकेत दिखने लगे हैं।
अध्ययन की निचली पंक्ति
लेखकों का कहना है कि यथार्थवादी जलवायु अनुमानों में पर्माफ्रॉस्ट और पीटलैंड के नीचे दबे गहरे कार्बन को शामिल किया जाना चाहिए।वे लिखते हैं:“ये निष्कर्ष भविष्य में पर्माफ्रॉस्ट कार्बन जलवायु प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी करने के लिए महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे उत्तरी मिट्टी कार्बन संतुलन का आकलन करते समय गहरी कार्बन गतिशीलता को शामिल करने के महत्व पर प्रकाश डालते हैं।”शोधकर्ताओं का कहना है कि ऑर्किडी-एमआईसीटी मॉडल के लिए उन्होंने जो दृष्टिकोण विकसित किया है, उसका उपयोग अन्य पृथ्वी प्रणाली मॉडल में भी किया जा सकता है।दूसरे शब्दों में, वैज्ञानिक पृथ्वी के जमे हुए कार्बन भंडार के एक बड़े हिस्से की अनदेखी कर रहे होंगे। उस अंधे स्थान को ठीक करने से पता चलता है कि आर्कटिक धीमे जलवायु परिवर्तन में मदद करना बंद कर सकता है और पहले की तुलना में बहुत जल्दी इसमें वृद्धि करना शुरू कर सकता है।
