ஆழ்கடலின் ‘இயந்திர குறுக்குவழி’ கார்பன் போக்குவரத்து மதிப்பீடுகளை திருத்தக்கூடும்

ஆழ்கடலின் ‘இயந்திர குறுக்குவழி’ கார்பன் போக்குவரத்து மதிப்பீடுகளை திருத்தக்கூடும்

Science Advances இதழில் வெளியான புதிய ஆய்வு, கடலின் மிக முக்கியமான கார்பன் போக்குவரத்து செயல்முறைகளில் ஒன்று, பலர் கருதியதைவிட வேகமாகவும் திறமையாகவும் கரிமப் பொருளை கீழே கொண்டு செல்லக்கூடும் எனக் கூறுகிறது. Marine Sciences Institute மற்றும் Barcelona Supercomputing Center ஆகியவற்றின் தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள், துணைத் துருவ வட அட்லாண்டிக்கில் குளிர்காலத்தில் நிகழும் பெரிய அளவிலான மேலெழுச்சி மற்றும் இறக்கம், ஒரு “இயந்திர குறுக்குவழி” போல செயல்பட்டு, மேற்பரப்பிலிருந்து ஊட்டச்சத்துகள் நிறைந்த கரிம துகள்களை 1,000 மீட்டருக்கும் அதிகமான ஆழத்துக்கு கொண்டு செல்ல முடியும் என்று கண்டறிந்தனர்.

இந்த கண்டுபிடிப்பு முக்கியமானது; ஏனெனில் கடல் பூமியின் முக்கியமான காலநிலை ஒழுங்குபடுத்திகளில் ஒன்றாகும். மேற்பரப்புக்கு அருகில் உருவாகும் கரிமப் பொருள் ஆழ்கடலுக்கு, பின்னர் கடலடி நோக்கி, மாற்றப்படும்போது, கார்பன் நீண்ட காலத்திற்கு வளிமண்டலத்திலிருந்து விலகி சேமிக்கப்படலாம். எனினும், இந்த பாதையை அளவிடுவது கடினம்; ஏனெனில் இது மேற்பரப்பிலுள்ள உயிரியல் செயற்பாடுகளிலிருந்து ஆழ்நீர்ப் போக்குவரத்து வரை அனைத்தையும் உள்ளடக்கியது. புதிய ஆய்வு, அந்த சங்கிலியில் இதுவரை போதிய மதிப்பளிப்பு பெறாத ஒரு செயல்முறையை அளவிட முயல்கிறது.

ஈர்ப்புவிசையைவிட வேகமான பாதை

கடல்சார் கார்பன் வெளியேற்றத்தின் வழக்கமான விளக்கங்களில், கரிம துகள்கள் ஈர்ப்புவிசையால் மெதுவாக கீழே மூழ்குகின்றன. அந்த செயன்முறை இன்னும் முக்கியமானதே, ஆனால் புதிய ஆய்வு அது முழுக் கதையல்ல என வாதிடுகிறது. Labrador மற்றும் Irminger seas போன்ற பகுதிகளில், குளிர்கால நிலைமைகள் மேற்பரப்பு நீர் அடர்த்தியாகி, விரைவாக கீழ் மூழ்கி, ஆழ்ந்த செங்குத்துச் சுழற்சியை இயக்கும் நிகழ்வுகளைத் தூண்ட முடியும்.

கடுமையான குளிர்கால காற்றுகள் மேற்பரப்பு நீரை அது கீழே மூழ்கும் அளவுக்கு கனமாகும் வரை குளிர்விக்கின்றன. deep convection என்று அழைக்கப்படும் இந்த செயல்முறை, உலகின் பெருங்கடல்களை இணைத்து காலநிலையை ஒழுங்குபடுத்த உதவும் நீண்டகாலச் சுழற்சியின் ஒரு பகுதியாக ஏற்கெனவே அறியப்பட்டுள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுட்டிக்காட்டுவது, அதே செயல்முறை உயிருள்ள நுண் அல்கேகளையும் கரிமக் கழிவுகளையும் வழக்கமான மெதுவான துகள்கள் தாழ்வதைவிட பல மடங்கு வேகமாக கீழே இழுத்துச் செல்ல முடியும் என்பதாகும்.

அதனால்தான் அணி இந்தப் பாதையை ஒரு இயந்திர குறுக்குவழி என்று விவரிக்கிறது. நீர்த் தூணில் பொருள் தன் எடையால் விழுவதற்காக காத்திருக்காமல், கடல் அந்தப் பொருளை இடைவெளிகளுடன் ஆனால் வலிமையான துடிப்புகளாகப் பிடித்து கீழே எடுத்துச் செல்கிறது. மூல உரையின் படி, இந்தப் பாதை பிராந்திய மற்றும் இடையிடையே நிகழ்வது; ஆனால் அது நிகழும் போது ஈர்ப்புவிசையால் ஏற்படும் படிமச் சேர்க்கையைவிட அதிக திறன் கொண்டதாக உள்ளது.

வட அட்லாண்டிக்கில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் என்ன கண்டனர்

ஆய்வு உண்மை உலக அளவீடுகளையும் மேம்பட்ட கணினி ஒத்திகைகளையும் இணைத்தது. விஞ்ஞானிகள் Biogeochemical-Argo floats எனப்படும் தானியங்கி நீர்மூழ்கிக் கருவிகளிலிருந்து தரவை பகுப்பாய்வு செய்தனர்; இவை சுமார் 1,000 மீட்டர் ஆழத்தில் தங்கி அளவீடுகளைச் சேகரிக்கின்றன. 2014 முதல் 2017 வரை சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகளில், குழு ஆழ்ந்த Labrador மற்றும் Irminger seas பகுதிகளில் எதிர்பாராத chlorophyll உச்சங்களை கண்டறிந்தது; அவை மேற்பரப்பு நீர் தீவிரமாக கீழ் மூழ்கும் நிகழ்வுகளுடன் ஒத்திருந்தன.

அந்தக் கவனம் குறிப்பிடத்தக்கது; ஏனெனில் chlorophyll பொதுவாக ஒளி நிறைந்த மேற்பரப்பு அடுக்குடன் தொடர்புடையது, அங்கு ஒளிச்சேர்க்கை செய்யும் உயிரிகள் வாழ்கின்றன. இத்தகைய ஆழத்தில் அதிகமான chlorophyll சிக்னல்கள் கண்டறியப்பட்டதால், மேல்கடலில் இருந்த பொருள் மெதுவாக சிதைந்து போவதற்குப் பதிலாக விரைவாக கீழ் கொண்டு செல்லப்பட்டிருக்கலாம் என்பதைக் காட்டியது.

ஒத்திகைகள் அந்த விளக்கத்தைச் சோதித்து அளவிட அணி உதவின. float கண்காணிப்புகளை high-performance modeling உடன் இணைப்பதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் குளிர்கால செங்குத்துச் சுழற்சி குறுகிய கால அளவில் புதிய கரிமப் பொருளை ஆழ்கடலுக்கு எவ்வாறு செலுத்துகிறது என்பதைப் பின்தொடர முடிந்தது. அதன் விளைவாக, பாரம்பரிய மாதிரிச் சேகரிப்பால் மட்டும் பிடிக்க கடினமான இந்தப் போக்குவரத்து செயல்முறையின் தெளிவான படம் கிடைத்தது.

இது கார்பன் சேமிப்பு விவாதத்தை ஏன் மாற்றுகிறது

இந்த ஆய்வின் நடைமுறை முக்கியத்துவம் கடலியல் விவரத்தில் மட்டும் அல்ல. கடலில் கார்பன் கணக்கீடு என்பது எவ்வளவு கரிமப் பொருள் மேற்பரப்பை விட்டு வெளியேறுகிறது, அது எவ்வளவு வேகமாக பயணிக்கிறது, கீழே செல்லும் வழியில் எவ்வளவு சிதைகிறது, எவ்வளவு நீண்டகால சேமிப்புக்கு ஏற்ற ஆழங்களை அடைகிறது என்பவற்றைப் புரிந்துகொள்வதில்தான் சார்ந்துள்ளது. ஆழ்ந்த செங்குத்துச் சுழற்சி எதிர்பார்த்ததைவிட வேகமாகப் பொருளை கீழே நகர்த்த முடிந்தால், சில பகுதிகளில் கார்பன் வெளியேற்றத்தின் நேரமையோ அல்லது அளவையோ தற்போதைய மதிப்பீடுகள் தவற விடக்கூடும்.

இந்த செயல்முறை எல்லா இடங்களிலும், எல்லா நேரங்களிலும் இயங்கும் உலகளாவிய முறை என மூல உரை கூறவில்லை என்பதில் கவனம் செலுத்துகிறது. இது இடையிடையே நிகழும், பிராந்திய செயல்முறை என விவரிக்கப்படுகிறது. ஆனால் பிராந்தியமானது என்றால் அற்பமானது என்று அர்த்தமில்லை. துணைத் துருவ வட அட்லாண்டிக் காலநிலைக்காக முக்கியமானது; அங்கு நடைபெறும் செயல்முறைகள் கடல் சுழற்சி, உயிரியல் உற்பத்தித்திறன், மற்றும் கார்பன் உறிஞ்சல் ஆகியவற்றை விஞ்ஞானிகள் மாதிரியாக்கும் விதத்தை பாதிக்கலாம்.

மேலும், இயற்பியல் கடலியல் இயக்கவியல் மற்றும் உயிரியல் கார்பன் சுழற்சி தனித்த அமைப்புகளாகப் பார்க்க முடியாது என்பதையும் இந்த ஆய்வு உறுதிப்படுத்துகிறது. மேற்பரப்பு உயிரிகள் கரிமப் பொருளை உருவாக்கலாம்; ஆனால் காற்று, அடர்த்தி மாற்றங்கள், மற்றும் overturning circulation ஆகியவை அந்தப் பொருள் இறுதியில் எங்கு சேரும் என்பதை வலுவாக வடிவமைக்க முடியும். இச்சூழலில், குளிர்கால இயற்பியல் உயிரியல் கார்பன் பம்பின் ஒரு பகுதியை வேகப்படுத்துகிறது என்று தெரிகிறது.

காலநிலை கருவிகளாக ரோபோட்டுகளும் சூப்பர்கணினிகளும்

இந்த ஆராய்ச்சி, காலநிலை அறிவியல் அதிகமாக பரவலாகப் பரவி உள்ள உணர்திறன் கண்காணிப்பும் கணிப்பொறி திறனும் மீது சார்ந்திருக்கிறது என்பதையும் நினைவூட்டுகிறது. Biogeochemical-Argo floats, கப்பல் பயணங்களால் மட்டும் பெறுவது கடினமும் செலவானதும் ஆன, தொடர்ந்து நீண்டகாலமாக, ஆழம் வரை பகுத்தறியப்பட்ட கண்காணிப்புகளை வழங்கின. தொலைதூர நீரில் அவை மிதந்து நீர்த் தூணை மீண்டும் மீண்டும் மாதிரி எடுப்பதால், இல்லையெனில் கவனிக்கப்படாமல் போகும் குறுகிய நிகழ்வுகளை அவை பிடிக்க முடியும்.

பின்னர் supercomputing அந்தக் கவனிப்புகளை அமைப்பு-நிலை விளக்கமாக மாற்றுகிறது. துணைத் துருவ வட அட்லாண்டிக் போன்ற சிக்கலான சூழலில், அளவீடுகள் மட்டும் ஏதோ விசித்திரம் நடந்ததை காட்டலாம்; ஆனால் செயல்முறையை முழுமையாக வெளிப்படுத்தாமல் இருக்கலாம். கணித ஒத்திகைகள், கண்டறியப்பட்ட ஆழ்ந்த chlorophyll சிக்னல்கள் convection-driven transport இன் எதிர்பார்க்கப்படும் நடத்தையுடன் பொருந்துகிறதா என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் சோதிக்கவும், அதன் தாக்கத்தின் அளவை மதிப்பிடவும் உதவுகின்றன.

தானியங்கி கருவிகளும் கணினி மாதிரிகளும் சேரும் இந்த இணைப்பு, Earth-system science இன் மையமாக மாறிக்கொண்டு வருகிறது. குறிப்பாக குளிர்கால புயல்களும் தொலைதூர புவியியல் அமைப்பும் நேரடி கண்காணிப்பை கடினமாக்கும் இடங்களில், இது விஞ்ஞானிகளை snapshots இல் இருந்து process understanding க்கு நகர்த்த உதவுகிறது.

அடுத்து என்ன

இந்த ஆய்வின் முக்கியமான கருத்து, கடலின் கார்பன் சேமிப்பு பங்கினை மதிப்பிடும்போது விஞ்ஞானிகள் பருவகால, இயற்பியல் சார்ந்த வெளியேற்ற நிகழ்வுகளுக்கு அதிக கவனம் செலுத்த வேண்டியிருக்கலாம் என்பதாகும். குளிர்கால செங்குத்துச் சுழற்சியின் போது ஏற்படும் வேகமான கீழ்நோக்கிப் போக்குவரத்து எதிர்பார்த்ததைவிட ஆழமாக புதிய கரிமத் துகள்களை எடுத்துச் செல்கிறது என்றால், அது தளப்பணிக் கண்காணிப்புகளையும் நீண்டகால காலநிலை மாதிரிகளையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் புரிந்துகொள்ளும் முறையை பாதிக்கலாம்.

வருங்கால வேலை, இது எவ்வளவு அடிக்கடி நடக்கிறது, எவ்வளவு கார்பன் இதில் ஈடுபடுகிறது, மற்றும் இதே போன்ற குறுக்குவழி பாதைகள் பிற கடல் பகுதிகளிலும் உள்ளனவா என்பதைப் பார்ப்பதில் கவனம் செலுத்தும். மேலும் ஒரு திறந்த கேள்வி, வெளியேற்றப்பட்ட பொருளின் எவ்வளவு பகுதி சிதைவிலிருந்து தப்பித்து, கடலடி அமைப்பின் அருகில் அல்லது அதன் உள்ளே நீண்டகால sequestration க்கு பங்களிக்கிறது என்பதாகும்.

இந்த தெரியாத விடயங்களுக்கிடையிலும், இந்த ஆய்வு கடல் கார்பனை எவ்வாறு பூட்டிவைக்கிறது என்பதற்கான படத்தை மேலும் தெளிவாக்குகிறது. ஆழ்கடல் துகள்களின் மெதுவான மழையால் மட்டுமே அடையப்படுவதில்லை. குறைந்தபட்சம் சில இடங்களிலும் பருவங்களிலும், அது திடீரென, இயந்திர ரீதியாக இயக்கப்படும் மாற்றங்களாலும் ஊட்டப்படலாம்; அவை மேற்பரப்பு பொருளை வேகமாக கீழே அனுப்புகின்றன. காலநிலை அறிவியலுக்கு, இது குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு; ஏனெனில் போக்குவரத்தின் வேகமும் ஆழமும், வளிமண்டலத்தை கடல் எவ்வளவு திறம்பட சமநிலைப்படுத்த முடியும் என்பதை நிர்ணயிக்கின்றன.

கார்பன்-சுழற்சி ஆராய்ச்சி மேலும் துல்லியமாகும் நிலையில், இத்தகைய வேறுபாடுகள் இன்னும் முக்கியமாகின்றன. இந்த புதிய வேலை, கடல்சார் கார்பன் சேமிப்பின் அடிப்படைகளை மாற்றுவதில்லை; ஆனால் வரைபடத்தில் ஒரு முக்கியமான பாதையைச் சேர்க்கிறது. சிறிய செயல்முறை பிழைகள்கூட பெரிய மாதிரி-துல்லியமற்ற தன்மைகளாக பெருகக்கூடிய ஒரு துறையில், ஆழ்கடலுக்கு வேகமான வழியை அடையாளம் காண்பது அர்த்தமுள்ள முன்னேற்றமாகும்.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org வெளியிட்ட செய்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.