Eddy pumping
એડી પંપીંગ એ સમુદ્રમાં મેસોસ્કેલ એડી-પ્રેરિત ઊભી ગતિનો એક ઘટક છે. તે એક ભૌતિક પદ્ધતિ છે જેના દ્વારા એડીની પરિભ્રમણ શક્તિમાં વિવિધતાઓથી ઊભી ગતિ બનાવવામાં આવે છે. ચક્રવાતી (ચક્રવાત વિરોધી) ધાર મુખ્યત્વે ઉત્તરીય ગોળાર્ધમાં ઉપર તરફ (નીચે તરફ) અને દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં ઊલટું તરફ દોરી જાય છે. તે સમુદ્રમાં જૈવિક અને જૈવ ભૂરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ જેમ કે શેવાળના મોર અને કાર્બન ચક્રને ચલાવતી મુખ્ય પદ્ધતિ છે. એડીઝ મિકેનિઝમ ફરીથી સ્તરીકરણ અસર ધરાવે છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ પાણીને વિવિધ ઘનતાના સ્તરોમાં ગોઠવવાનું વલણ ધરાવે છે. આ સ્તરો આઇસોપીકનલ્સ તરીકે ઓળખાતી સપાટીઓ દ્વારા અલગ પડે છે. મિશ્ર સ્તરનું પુનઃ-સ્તરીકરણ મોટા આડી ઘનતાના ઢાળવાળા પ્રદેશોમાં સૌથી મજબૂત હોય છે, જેને "ફ્રન્ટ" તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, જ્યાં ભૂસ્તર કટિબંધ અને સંભવિત ઊર્જા એક ઊર્જા સ્રોત પ્રદાન કરે છે જેમાંથી બેરોક્લિનિક અને સપ્રમાણ અસ્થિરતા વધી શકે છે. મિશ્ર સ્તરની નીચે, ઝડપી ઘનતા પરિવર્તન (અથવા પાયક્નોક્લાઇન) નો વિસ્તાર ઉપલા અને નીચલા પાણીને અલગ કરે છે, જે ઊભી પરિવહનને અવરોધે છે. એડી પમ્પિંગ એ મેસોસ્કેલ એડી-પ્રેરિત ઊભી ગતિનો એક ઘટક છે. આવી ઊભી ગતિ પાયક્નોક્લાઇનની વિકૃતિને કારણે થાય છે. તેની કલ્પના એમ ધારીને કરી શકાય છે કે સમુદ્રના પાણીની ઘનતા સપાટી છે જે સમય અને અવકાશમાં સરેરાશ ઊંડાઈ ધરાવે છે. આ સપાટી ઉપલા સમુદ્રને, યુફોટિક ઝોનને અનુરૂપ, નીચલા, ઊંડા સમુદ્રથી અલગ કરે છે. જ્યારે એડી પસાર થાય છે, ત્યારે આવી ઘનતા સપાટી વિકૃત થાય છે. એડીના જીવનકાળના તબક્કાઓ પર આધાર રાખીને આ જુદી જુદી દિશામાં ઊભી વિક્ષેપ પેદા કરશે. એડીના જીવનકાળને રચના, ઉત્ક્રાંતિ અને વિનાશમાં વહેંચવામાં આવે છે. એડી-પમ્પિંગ વિક્ષેપો ત્રણ પ્રકારના હોય છેઃ ચક્રવાત એન્ટીસાયક્લોન્સ મોડ-વોટર એડીઝ એડી-સેન્ટ્રીક અભિગમ મોડ-વોટર એડીઝમાં જટિલ ઘનતા માળખું હોય છે. તેમના આકારને કારણે, દરિયાની સપાટીની ઊંચાઈના આધારે એડી-સેન્ટ્રીક (એડીના મુખ્ય ભાગ પર કેન્દ્રિત) વિશ્લેષણમાં તેમને નિયમિત એન્ટિસાયક્લોન્સથી અલગ કરી શકાતા નથી. તેમ છતાં, મોડ-વોટર એડીઝના યુફોટિક ઝોનમાં એડી પમ્પિંગ પ્રેરિત ઊભી ગતિ ચક્રવાત સાથે તુલનાત્મક છે. આ કારણોસર, માત્ર એડી-પમ્પિંગ વિક્ષેપની ચક્રવાતી અને ચક્રવાત વિરોધી પદ્ધતિઓ સમજાવવામાં આવી છે. દરિયાની સપાટીના સ્તર પર આધારિત વિભાવનાત્મક સમજૂતી આ પ્રક્રિયાનું સાહજિક વર્ણન એ છે જે દરિયાની સપાટીના સ્તર પર આધારિત એડી-કેન્દ્રિત-વિશ્લેષણ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ઉત્તરીય ગોળાર્ધમાં, ચક્રવાતી ધારમાં ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં પરિભ્રમણ કોરિઓલિસ અસરને કારણે આડી સપાટીના પ્રવાહોનું વિચલન બનાવે છે, જે પાણીની સપાટીને ભીની બનાવે છે. સપાટીની ઊંચાઈની અસમરૂપતાને સરભર કરવા માટે, આઇસોપાઇકનલ સપાટીઓને યુફોટિક ઝોન તરફ ઉન્નત કરવામાં આવે છે અને ઊંડા સમુદ્રનો સમાવેશ, પોષકતત્વોથી સમૃદ્ધ પાણી થઈ શકે છે. ભૌતિક સમજૂતી વૈચારિક રીતે, એડી પંપીંગ એડીના આંતરિક ભાગમાં ઊભી ગતિને એડી સંબંધિત વર્ટિસિટીમાં અસ્થાયી ફેરફારો સાથે સાંકળે છે. વર્ટિસિટીમાં ફેરફાર દ્વારા સર્જાયેલી ઊભી ગતિ એડીના કેન્દ્રમાં રહેલા પાણીની લાક્ષણિકતાઓ પરથી સમજી શકાય છે. ચક્રવાતી ધાર ઉત્તર (દક્ષિણ) ગોળાર્ધમાં ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં (ઘડિયાળની દિશામાં) ફરે છે અને તેનો કોર ઠંડો હોય છે. ચક્રવાત વિરોધી ધાર ઉત્તર (દક્ષિણ) ગોળાર્ધમાં ઘડિયાળની દિશામાં (ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં) ફરે છે અને ગરમ કોર ધરાવે છે. એડી કોર અને આસપાસના પાણી વચ્ચેનું તાપમાન અને ખારાશનો તફાવત એ ઊભી ગતિને ચલાવતું મુખ્ય તત્વ છે. આડી દિશામાં પ્રસાર કરતી વખતે, ચક્રવાતો અને ચક્રવાત વિરોધી ચક્રવાતો આ તાપમાન અને ખારાશની વિસંગતતાને કારણે અનુક્રમે ઉપર અને નીચે તરફ "વળે છે". એડીની અંદરની ઘનતા સપાટીના ઊભી વિક્ષેપની હદ (દરિયાની સરેરાશ ઘનતા સપાટીની સરખામણીમાં) એડીની પરિભ્રમણ શક્તિ (સંબંધિત વર્ટિસિટી) માં ફેરફારો દ્વારા નક્કી થાય છે. ઘનતા સંરક્ષણ સમીકરણમાં આડી એડવેક્શનને અવગણીને, વર્ટિસિટીમાં ફેરફારોને કારણે ઘનતા ફેરફારો સીધા ઊભી પરિવહન સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે. આ ધારણા એડી કેન્દ્ર પર થતી ઊભી ગતિના વિચાર સાથે સુસંગત છે, જે સંપૂર્ણ ગોળાકાર પ્રવાહની વિવિધતાઓને અનુરૂપ છે. આવી પદ્ધતિ દ્વારા એડી પંપીંગ ચક્રવાતી કિનારીઓમાં ઠંડા, પોષકતત્વોથી સમૃદ્ધ ઊંડા પાણીનું ઉથલપાથલ પેદા કરે છે અને ગરમ, નબળા પોષકતત્વો, સપાટીના પાણીને ચક્રવાત વિરોધી કિનારીઓમાં નીચે ઉતારવાનું કારણ બને છે. જીવનકાળના તબક્કા પરની નિર્ભરતા એડ્ડીઝ સમય જતાં ગતિ ઊર્જાના વિસર્જનને કારણે નબળી પડે છે. જેમ જેમ એડીઝ રચાય છે અને તીવ્ર બને છે, તેમ ઉપર ઉલ્લેખિત પદ્ધતિઓ મજબૂત થશે અને, જેમ જેમ સંબંધિત વર્ટિસિટીમાં વધારો થાય છે તેમ તેમ આઇસોપીકનલ સપાટીઓમાં વિક્ષેપ પેદા થાય છે, ત્યારે પાયક્નોક્લાઇન વિકૃત થાય છે. બીજી બાજુ, જ્યારે એડીઝ વૃદ્ધ થાય છે અને ઓછી ગતિ ઊર્જા ધરાવે છે, ત્યારે તેમની વર્ટિસિટી ઘટે છે અને એડી વિનાશ તરફ દોરી જાય છે. આવી પ્રક્રિયા એડીની રચના અને તીવ્રતાનો વિરોધ કરે છે, કારણ કે પાઈક્નોક્લાઇન એડી-પ્રેરિત વિકૃતિ પહેલાં તેની મૂળ સ્થિતિમાં પરત આવશે. આનો અર્થ એ છે કે પાયક્નોક્લાઇન એન્ટીસાયક્લોન્સમાં ઉત્થાન કરશે અને ચક્રવાતોમાં સંકોચાય છે, જે અનુક્રમે ઉપર અને નીચે તરફ દોરી જાય છે. એડી પંપીંગ લાક્ષણિકતાઓ ચક્રવાતી અને ચક્રવાત વિરોધી ધારમાં ઊભી ગતિની દિશા ગોળાર્ધથી સ્વતંત્ર છે. એડી પંપીંગની અવલોકન કરેલ ઊભી વેગ દરરોજ એક મીટરના ક્રમમાં હોય છે. જોકે, ત્યાં પ્રાદેશિક તફાવતો છે. એવા પ્રદેશોમાં જ્યાં ગતિ ઊર્જા વધારે હોય છે, જેમ કે પશ્ચિમી સીમા પ્રવાહમાં, ખુલ્લા સમુદ્રમાં ધારની સરખામણીમાં ધાર મજબૂત ઊભી પ્રવાહો પેદા કરતી જોવા મળે છે. મર્યાદાઓ એડીમાં ઊભી ગતિનું વર્ણન કરતી વખતે એ નોંધવું અગત્યનું છે કે એડી પંપીંગ એ જટિલ પદ્ધતિનો માત્ર એક ઘટક છે. ધ્યાનમાં લેવાનું બીજું મહત્વનું પરિબળ, ખાસ કરીને સમુદ્ર-પવનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લેતી વખતે, એડી-પ્રેરિત એકમેન પંપીંગ દ્વારા ભજવવામાં આવતી ભૂમિકા છે. ઉપરોક્ત સમજૂતીની કેટલીક અન્ય મર્યાદાઓ વિકૃતિઓ માટે આદર્શ, અર્ધ ગોળાકાર રેખીય ગતિશીલ પ્રતિક્રિયાને કારણે છે જે ઊભી વિસ્થાપનની અવગણના કરે છે જે કણ ઢાળવાળી તટસ્થ સપાટી સાથે આગળ વધવાનો અનુભવ કરી શકે છે. એડીઝમાં ઊભી ગતિ એ એકદમ તાજેતરનો સંશોધન વિષય છે જે હજુ પણ જટિલતા અને પૂરતા અવલોકનોના અભાવને કારણે સિદ્ધાંતમાં મર્યાદાઓ રજૂ કરે છે. તેમ છતાં, ઉપર રજૂ કરાયેલ એક સરળીકરણ છે જે જૈવિક ઉત્પાદકતામાં એડીની મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા તેમજ કાર્બન ચક્રમાં તેમની જૈવ ભૂરાસાયણિક ભૂમિકાને આંશિક રીતે સમજાવવામાં મદદ કરે છે. જૈવિક અસર તાજેતરના તારણો સૂચવે છે કે મેસોસ્કેલ એડીઝ ખુલ્લા સમુદ્રમાં ક્લોરોફિલ સાંદ્રતાના અવકાશી વિતરણ જેવા પોષક પરિવહનમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે તેવી શક્યતા છે. એડી પ્રવૃત્તિની અસર અંગે જ્ઞાનનો અભાવ હજુ પણ નોંધપાત્ર છે, કારણ કે એડીઝનું યોગદાન ઉપઉષ્ણકટિબંધીય જીયરના ભાગોમાં નાઇટ્રોજન પુરવઠા દ્વારા અવલોકન કરાયેલ પ્રાથમિક ઉત્પાદન જાળવવા માટે પૂરતું નથી તેવી દલીલ કરવામાં આવી છે. એડીઝ જે પદ્ધતિઓ દ્વારા ઇકોસિસ્ટમ્સને આકાર આપે છે તે હજુ સુધી સંપૂર્ણપણે સમજી શકાયું નથી, તેમ છતાં એડીઝ આડી અને ઊભી પ્રક્રિયાઓના સંયોજન દ્વારા પોષક તત્ત્વોનું પરિવહન કરે છે. હલાવવું અને ફસાવવું એ પોષક તત્ત્વોના પરિવહન સાથે સંબંધિત છે, જ્યારે એડી પમ્પિંગ, એડી-પ્રેરિત એકમેન પમ્પિંગ અને મિશ્ર-સ્તર ઊંડાઈ વિવિધ પોષક તત્ત્વો પર એડીની અસરો. અહીં, એડી પંપીંગ દ્વારા ભજવવામાં આવેલી ભૂમિકાની ચર્ચા કરવામાં આવી છે. ચક્રવાતી એડી પંપીંગ પોષકતત્વોથી સમૃદ્ધ પાણીને યુફોટિક ઝોનમાં ઉઠાવીને નવા પ્રાથમિક ઉત્પાદનને ચલાવે છે. વધેલા પોષક તત્ત્વોનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ બે મુખ્ય પરિબળો દ્વારા સુનિશ્ચિત થાય છે. પ્રથમ, જૈવિક ગ્રહણ એ સમયમર્યાદામાં થાય છે જે એડીઝના સરેરાશ જીવનકાળ કરતાં ખૂબ ટૂંકા હોય છે. બીજું, કારણ કે પોષકતત્વોમાં વધારો એડીના આંતરિક ભાગમાં થાય છે, જે આસપાસના પાણીથી અલગ પડે છે, જ્યાં સુધી પોષક તત્ત્વોનો સંપૂર્ણ વપરાશ ન થાય ત્યાં સુધી બાયોમાસ એકઠા થઈ શકે છે. એડી પંપીંગ મિકેનિઝમની જૈવિક અસરોના મુખ્ય ઉદાહરણો વિશ્વભરમાં બહુવિધ સ્થાનોના અવલોકનો અને મોડેલિંગના આધારે વિવિધ પ્રકાશનોમાં હાજર છે. એડી-કેન્દ્રિત ક્લોરોફિલ વિસંગતતાઓ ગલ્ફ સ્ટ્રીમ પ્રદેશમાં અને બ્રિટીશ કોલમ્બિયાના પશ્ચિમ દરિયાકાંઠે (હૈડા એડીઝ) જોવા મળી છે, તેમજ દક્ષિણ મહાસાગરમાં વેડેલ-સ્કોટિયા સંગમમાં એડી-પ્રેરિત ઉન્નત જૈવિક ઉત્પાદન જોવા મળ્યું છે, અલાસ્કાના ઉત્તરીય અખાતમાં, દક્ષિણ ચીન સમુદ્રમાં, બંગાળની ખાડીમાં, અરબી સમુદ્રમાં અને ઉત્તર-પશ્ચિમ અલ્બોરન સમુદ્રમાં. સરગાસો સમુદ્રમાં એડી પંપીંગના અંદાજોના પરિણામે 0.24 અને 0.5 નાઇટ્રોજન વચ્ચે પ્રવાહ થયો હતો. આ જથ્થાને આ પ્રદેશના અંદાજો સાથે સુસંગત નવા પ્રાથમિક ઉત્પાદનના દરને ટકાવી રાખવા માટે પૂરતા ગણવામાં આવ્યા છે. વ્યાપક ઇકોલોજીકલ સ્કેલ પર, ઉત્પાદકતામાં એડી-સંચાલિત ભિન્નતાઓ ફાયટોપ્લાંકટન લાર્વાના અસ્તિત્વ અને શિકારીઓની વિપુલતા વચ્ચેના વેપારને પ્રભાવિત કરે છે. આ વિભાવનાઓ આંશિક રીતે લાર્વા બ્લુફિન ટ્યૂના, સેઇલફિશ, માર્લિન, સ્વોર્ડફિશ અને અન્ય પ્રજાતિઓના વિતરણમાં મેસોસ્કેલ વિવિધતાઓને સમજાવે છે. પુખ્ત માછલીઓનું વિતરણ પણ ચક્રવાતી ધારની હાજરી સાથે સંકળાયેલું છે. ખાસ કરીને, મેક્સિકોના અખાતમાં બ્લુફિન ટ્યૂના અને કેટેશિયનોની વધુ વિપુલતા અને હવાઈની નિકટતામાં બ્લુ માર્લિન ચક્રવાત એડી પ્રવૃત્તિઓ સાથે સંકળાયેલા છે. મોઝામ્બિક ચેનલમાં ગ્રેટ ફ્રિગેટ પક્ષીઓ અને દક્ષિણ હિંદ મહાસાગરમાં આલ્બાટ્રોસ, ટર્ન્સ અને શીયરવોટર સહિત, આ પ્રકારની અવકાશી પેટર્ન કિનારે જોવા મળતા દરિયાઈ પક્ષીઓ સુધી વિસ્તરે છે. ઉત્તર એટલાન્ટિક એલ્ગલ બ્લૂમ ઉત્તર સમુદ્ર એ પુષ્કળ પોષક તત્ત્વો અને તીવ્ર આર્ક્ટિક પવનના સંયોજનને કારણે એલ્ગલ મોર અથવા વસંત મોરની રચના માટે એક આદર્શ તટપ્રદેશ છે જે પાણીના મિશ્રણની તરફેણ કરે છે. ફૂલો દરિયાઈ ઇકોસિસ્ટમની તંદુરસ્તીના મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકો છે. વસંત સમયના ફાયટોપ્લાંકટન મોરની શરૂઆત મોસમી પ્રકાશમાં વધારો અને સપાટીની નજીકના સ્તરીકરણ દ્વારા કરવામાં આવી હોવાનું માનવામાં આવે છે. ઉપ-ધ્રુવીય ઉત્તર એટલાન્ટિક પ્રયોગ અને બાયોફિઝિકલ મોડેલોના તાજેતરના અવલોકનો સૂચવે છે કે મોર તેના બદલે એડી-પ્રેરિત સ્તરીકરણના પરિણામે હોઈ શકે છે, જે મોસમી ફેરફારો દ્વારા થાય તેના કરતાં 20 થી 30 દિવસ અગાઉ થાય છે. આ તારણો વસંતના મોરની સંપૂર્ણ સમજણમાં ક્રાંતિ લાવે છે. વધુમાં, એડી પંપીંગ અને એડી-પ્રેરિત એકમેન પંપીંગ અંતમાં ખીલેલા અને ખીલ્યા પછીના જૈવિક ક્ષેત્રોમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે તેવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. બાયોજિઓકેમિસ્ટ્રી ફાયટોપ્લાંકટન પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા શોષાય છે. જ્યારે આવા સજીવો મૃત્યુ પામે છે અને દરિયાની સપાટી પર ડૂબી જાય છે, ત્યારે તેઓ જે કાર્બન શોષી લે છે તે જૈવિક પંપ તરીકે ઓળખાતા ઊંડા સમુદ્રમાં સંગ્રહિત થાય છે. તાજેતરના સંશોધનો કાર્બન ચક્રમાં મેસોસ્કેલ એડીઝમાં એડી પંપીંગ અને સામાન્ય રીતે ઊભી ગતિની ભૂમિકાની તપાસ કરી રહ્યા છે. પુરાવા દર્શાવે છે કે એડી પમ્પિંગ-પ્રેરિત અપવેલિંગ અને ડાઉનવેલિંગ સમુદ્રમાં કાર્બન સંગ્રહિત કરવાની રીતને આકાર આપવામાં નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવી શકે છે. આ ક્ષેત્રમાં સંશોધન તાજેતરમાં જ વિકસી રહ્યું છે તે હકીકત હોવા છતાં, પ્રથમ પરિણામો દર્શાવે છે કે સમુદ્રના આંતરિક ભાગમાં ફાયટોપ્લાંકટનની કુલ વાર્ષિક નિકાસમાં એડીઝનું યોગદાન 5 ટકાથી ઓછું છે. પ્લાસ્ટિક પ્રદૂષણ એડીઝ સમુદ્રમાં માઇક્રોપ્લાસ્ટિકના દરિયાની સપાટીના વિતરણમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેમના અભિસારી સ્વભાવને કારણે, ચક્રવાત વિરોધી એડીઝ પોષક તત્ત્વો, ક્લોરોફિલ અને ઝૂપ્લાંકટન સાથે સમુદ્રની સપાટી પર માઇક્રોપ્લાસ્ટિકને ફસાવતા અને પરિવહન કરે છે. ઉત્તર એટલાન્ટિક ઉપઉષ્ણકટિબંધીય ગિરમાં, ચક્રવાત અને ચક્રવાત વિરોધી મેસોસ્કેલ એડી વચ્ચે માઇક્રોપ્લાસ્ટિકની દરિયાની સપાટીની સાંદ્રતાના પ્રથમ સીધા નિરીક્ષણમાં બાદમાં સંચયમાં વધારો જોવા મળ્યો છે. માઇક્રોપ્લાસ્ટિકનો સંચય બાયોટા સાથેની તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા પર્યાવરણીય અસરો ધરાવે છે. શરૂઆતમાં ઉછાળવાળા પ્લાસ્ટિકના કણો (0.01 અને 1 મીમીની વચ્ચે) આબોહવાની મિશ્ર સ્તરની ઊંડાઈની નીચે મુખ્યત્વે બાયોફુલિંગને કારણે ડૂબી જાય છે. ખૂબ ઓછી ઉત્પાદકતા ધરાવતા પ્રદેશોમાં, કણો મિશ્ર સ્તરના ઉપલા ભાગની અંદર રહે છે અને જો વસંતમાં ખીલે તો જ તેની નીચે ડૂબી શકે છે. એલ્ગલ મોર પણ જુઓ-તાજા પાણી અથવા દરિયાઈ જળ પ્રણાલીઓમાં શેવાળની વસ્તીમાં ઝડપી વધારો અથવા સંચય બેરોક્લિનિક અસ્થિરતા-વાતાવરણમાં મૂળભૂત મહત્વની પ્રવાહી ગતિશીલ અસ્થિરતા અને મહાસાગર એકમાન પંપીંગ-એકમાન પંપીંગ એ એકમાન પરિવહનનો ઘટક છે જે પાણીના એકત્રીકરણને કારણે ડાઉનવેલિંગના વિસ્તારોમાં પરિણમે છે-એપિસોડિક, ઘડિયાળની દિશામાં ફરતી દરિયાઈ એડીઝ જે બ્રિટિશ કોલંબિયાના પશ્ચિમ દરિયાકાંઠે શિયાળા દરમિયાન રચાય છે મેસોસ્કેલ મહાસાગર એડીઝ-તેના તોફાની પ્રકૃતિ દ્વારા બનાવવામાં આવેલા સમુદ્રમાં ફરતા વસંત મોર-ફાયટોપ્લાંકટનની વિપુલતામાં મજબૂત વધારો જે સામાન્ય રીતે વસંતઋતુના પ્રારંભમાં થાય છે.