छोटे बर्फ के शेल्फों के नीचे समुद्र तल का पिघलना तीव्रता से क्यों होता है?

इस ब्लॉग पोस्ट में विस्तार से जांच की गई है कि किस प्रकार पश्चिमी अंटार्कटिक क्षेत्र में उच्च समुद्री तापमान और महासागरीय धाराएं छोटे हिमखंडों के नीचे गर्म पानी को संकेंद्रित कर देती हैं, जिससे बर्फ पिघलने में तेजी आती है, तथा यह घटना पूरे अंटार्कटिका में हिमखंडों में होने वाले परिवर्तनों के लिए क्या संकेत देती है।

अंटार्कटिक महाद्वीप में बर्फ की एक विशाल मात्रा मौजूद है, जो पूरी तरह से पिघलने पर वैश्विक समुद्र स्तर को लगभग 57 मीटर तक बढ़ा सकती है। इस बर्फ के बीच, आइस शेल्फ़ उन संरचनाओं को कहते हैं जहाँ ज़मीन को ढकने वाली कई किलोमीटर मोटी विशाल बर्फ की चादर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में तट की ओर बढ़ती है, जिसका एक हिस्सा ज़मीन पर फैला होता है और समुद्र पर तैरता रहता है। अंटार्कटिक तटरेखा का लगभग 75% हिस्सा ऐसी ही आइस शेल्फ़ों से ढका है, जिनकी मोटाई क्षेत्र के अनुसार 100 मीटर से 1,000 मीटर तक होती है। समय के साथ आइस शेल्फ़ों के द्रव्यमान में बदलाव ग्लोबल वार्मिंग से जुड़ा है और इसे जलवायु परिवर्तन अनुसंधान में एक प्रमुख तत्व माना जाता है। आइस शेल्फ़ों से बर्फ के नुकसान के कारकों में, हिमखंडों के रूप में टूटने वाली बर्फ की मात्रा का अपेक्षाकृत अच्छी तरह से अवलोकन किया गया है। हालाँकि, गर्म समुद्री जल के प्रभाव के कारण आइस शेल्फ़ के निचले हिस्से से कितनी बर्फ पिघलती है और गायब होती है, इसका डेटा लंबे समय से दुर्लभ रहा है। ऐसा इसलिए है क्योंकि आइस शेल्फ़ के निचले हिस्से तक पहुँचना बेहद मुश्किल है। हाल ही में, अंटार्कटिका के आसपास हवा के पैटर्न में बदलाव के कारण गर्म गहरे पानी को बर्फ की चट्टानों के नीचे घुसने का मौका मिला है, जिससे इस प्रक्रिया के सटीक माप की आवश्यकता बढ़ गई है। बर्फ की चट्टानों के आधार पर पिघलने से अंटार्कटिका के आसपास समुद्र के स्तर में वृद्धि पर सीधा असर पड़ता है।
किसी आइस शेल्फ का कुल द्रव्यमान चार कारकों द्वारा निर्धारित होता है। पहला, स्थलखंड से प्रवाहित होकर आइस शेल्फ बनाने वाली बर्फ की आपूर्ति इसके द्रव्यमान को बढ़ाने वाला एक प्रमुख कारक है। दूसरा, आइस शेल्फ की सतह पर जमा होने वाली बर्फ की मात्रा भी इसके विकास में योगदान करती है। इसके विपरीत, हिमखंडों के रूप में टूटकर समुद्र में बहने वाली बर्फ की मात्रा आइस शेल्फ के द्रव्यमान को कम करती है। इसी प्रकार, गर्म समुद्री जल के प्रभाव से आइस शेल्फ के आधार से पिघलने वाली बर्फ की मात्रा भी आइस शेल्फ को कम करती है। आइस शेल्फ के द्रव्यमान में कुल परिवर्तन की गणना इन चार कारकों की परस्पर क्रिया के आधार पर की जाती है। हाल ही में, उपग्रह डेटा के संचय के साथ, इन तत्वों का सटीक विश्लेषण करना संभव हो पाया है।
बर्फ की शेल्फ बनाने के लिए ज़मीन से प्रवाहित बर्फ की आपूर्ति की गणना, उस सीमा पर बर्फ के प्रवाह वेग और मोटाई को मापकर की जाती है जहाँ बर्फ की शेल्फ ज़मीन से मिलती है। उपग्रहों द्वारा नियमित समय अंतराल पर ली गई दो रडार छवियों की तुलना करके सेंटीमीटर-स्तर की सटीकता के साथ बर्फ के प्रवाह वेग की गणना की जा सकती है। बर्फ की मोटाई की गणना उपग्रह अल्टीमीटर का उपयोग करके पानी की सतह पर तैरती बर्फ की ऊँचाई को मापकर, फिर बर्फ और समुद्री जल के बीच घनत्व के अंतर से उत्पन्न उछाल को ध्यान में रखकर की जाती है।
ड्रिलिंग के माध्यम से प्राप्त बर्फ कोर को जलवायु पूर्वानुमान मॉडल के साथ जोड़कर आइस शेल्फ पर जमा होने वाली बर्फ की मात्रा की गणना की जाती है, जिससे अपेक्षाकृत उच्च सटीकता प्राप्त होती है। हिमखंडों के रूप में खोई हुई बर्फ की मात्रा को हिमखंड के क्षेत्र और मोटाई के आधार पर मापा जा सकता है। हालांकि, व्यवहार में, ट्रैकिंग मुश्किल है क्योंकि हिमखंड तेजी से चलते हैं और समुद्री जल में जल्दी पिघल जाते हैं, जिससे सटीक मात्रा का निर्धारण चुनौतीपूर्ण हो जाता है। इसलिए, दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, शोधकर्ता आइस शेल्फ के किनारे से कई किलोमीटर अंदर एक संदर्भ रेखा पर बर्फ के वेग और मोटाई को मापकर अप्रत्यक्ष रूप से हिमखंड के टूटने से होने वाले द्रव्यमान के नुकसान की गणना करते हैं। आइस शेल्फ के समग्र क्षेत्र और मोटाई में परिवर्तन का उपयोग आइस शेल्फ के द्रव्यमान में कुल वृद्धि या कमी को निर्धारित करने के लिए किया जाता है
शोध के निष्कर्ष यह संकेत देते हैं कि एक वर्ष में भूमि से पूरे अंटार्कटिक आइस शेल्फ पर आपूर्ति की गई बर्फ की मात्रा लगभग 2.049 ट्रिलियन टन थी, जबकि आइस शेल्फ सतह पर जमा हुई बर्फ की मात्रा लगभग 444 बिलियन टन थी। इसके विपरीत, आइस शेल्फ से अलग होने वाले हिमखंडों के रूप में खोई गई बर्फ लगभग 1.321 ट्रिलियन टन थी, जबकि गर्म समुद्री जल से प्रभावित आइस शेल्फ बेस पर पिघलने के कारण खोई गई बर्फ लगभग 1.454 ट्रिलियन टन थी। अंततः, पूरे अंटार्कटिक आइस शेल्फ सिस्टम ने लगभग 282 बिलियन टन का वार्षिक द्रव्यमान नुकसान का अनुभव किया। इन नुकसानों में, आइस शेल्फ बेस पिघलने का औसत 52% था, लेकिन इसमें महत्वपूर्ण क्षेत्रीय भिन्नता दिखाई दी,
अंटार्कटिक जल को देशांतर के आधार पर चार क्षेत्रों में विभाजित करने वाले विश्लेषण से पता चला है कि पश्चिमी अंटार्कटिक क्षेत्र में पाइन आइलैंड आइस शेल्फ और क्रोज़ आइस शेल्फ जैसी छोटी बर्फ की चट्टानों में, बर्फ की चट्टानों के आधार पिघलने का औसत 74% हिस्सा है। इसके विपरीत, अन्य क्षेत्रों में यह दर आमतौर पर लगभग 40% रही। उल्लेखनीय रूप से, फिल्चनर-रोने आइस शेल्फ (उत्तर और दक्षिण-पश्चिमी अंटार्कटिका में फैली हुई) और रॉस आइस शेल्फ (दक्षिणी अंटार्कटिका), जो कुल मिलाकर सभी अंटार्कटिक हिमखंडों का लगभग एक-तिहाई हिस्सा बनाते हैं, में बर्फ की चट्टानों के तल पिघलने का अनुपात बहुत कम, केवल 17%, रहा।
शीर्ष 10 सबसे बड़ी हिम शैलियाँ, जो अंटार्कटिका के हिम शैल क्षेत्र के 91% हिस्से को कवर करती हैं, अंटार्कटिक हिम शैल तल के कुल पिघलने की मात्रा का केवल लगभग आधा हिस्सा ही बनाती हैं। शेष आधा हिस्सा छोटे हिम शैलों पर पाया जाता है, जो कुल क्षेत्रफल का केवल 9% हिस्सा कवर करते हैं। यह घटना इसलिए होती है क्योंकि छोटे हिम शैल पश्चिमी अंटार्कटिक सागर के अपेक्षाकृत गर्म जल में केंद्रित होते हैं। इसलिए, पिछले अध्ययनों में इस्तेमाल किए गए दृष्टिकोण—केवल क्षेत्रफल के अनुपात में बड़े हिम शैलों पर केंद्रित आंकड़ों का अनुमान लगाना—ने संभवतः अंटार्कटिक हिम शैल तल के कुल पिघलने की मात्रा को काफी हद तक बढ़ा-चढ़ाकर बताया था।
प्रति इकाई क्षेत्र में बर्फ की शेल्फ के तल के पिघलने की मात्रा की जांच करने पर पता चला कि अंटार्कटिका में औसत वार्षिक पिघलने की मात्रा लगभग 0.81 मीटर थी। हालांकि, क्षेत्रीय विविधताएं काफी थीं, जो 0.07 मीटर से लेकर अधिकतम 15.96 मीटर तक थीं। पश्चिम अंटार्कटिका में छोटी बर्फ की अलमारियों में पिघलने की दर बहुत अधिक थी, जबकि अन्य क्षेत्रों में बड़ी बर्फ की अलमारियों में अपेक्षाकृत कम दर देखी गई। ये अंतर बर्फ की अलमारियों के नीचे की स्थलाकृति और समुद्री जल के तापमान की संरचना के जटिल संपर्क का परिणाम हैं। पिघलना विशेष रूप से जमीन के करीब बर्फ की अलमारियों के नीचे तीव्र है, जबकि समुद्री जल का जमना वास्तव में जमीन से दूरी के साथ बढ़ता है। ये निष्कर्ष इस बात की पुष्टि करते हैं कि अंटार्कटिका की बर्फ की अलमारियों में उप-बर्फ पिघलना स्थानीय परिस्थितियों और समुद्री पर्यावरण के आधार पर काफी भिन्न होता है