Southern Ocean overturning circulation
दक्षिणी महासागर पलटने वाला परिसंचरण दक्षिणी महासागर में एक दो-कोशिका प्रणाली है जो वैश्विक परिसंचरण के भीतर विभिन्न जल बेसिनों को जोड़ती है। यह ऊपर की ओर और नीचे की ओर बहने से संचालित होता है, जो भौतिक महासागर प्रक्रियाओं का परिणाम है जो मीठे पानी के प्रवाह और हवा के दबाव से प्रभावित होते हैं। वैश्विक गर्मी, ताजे पानी और कार्बन बजट पर इसके प्रभाव के कारण वैश्विक महासागर परिसंचरण हमारी वैश्विक जलवायु प्रणाली में एक आवश्यक तंत्र है। ऊपरी कोशिका में उत्थान मध्य-गहरे पानी से जुड़ा होता है जिसे सतह पर लाया जाता है, जबकि निचली कोशिका में उत्थान अंटार्कटिका के आसपास के ताजे और अथाह पानी से जुड़ा होता है। दक्षिणी महासागर में सतह तक लगभग 27 ± 7 स्वेर्ड्रप (एसवी) गहरे पानी के कुएं हैं। यह ऊपर की ओर बहने वाला पानी आंशिक रूप से हल्के पानी और घने पानी में बदल जाता है, क्रमशः 22 ± 4 एसवी और 5 ± 5 एसवी। इन पानी का घनत्व गर्मी और उत्प्लावन प्रवाह के कारण बदलता है जिसके परिणामस्वरूप ऊपरी कोशिका में ऊपर की ओर और निचली कोशिका में नीचे की ओर जाता है। गतिशीलता ऊपरी कोशिका ऊपरी कोशिका हवा से उत्पन्न प्रवाह द्वारा संचालित होती है, जो पश्चिमी हवाओं का परिणाम है, जो सर्कंपोलर डीप वाटर (सीडीडब्ल्यू) से सतह पर पानी लाता है। क्षेत्रीय हवा का दबाव ध्रुव के पास ऊपर की ओर और भूमध्य रेखा पर नीचे की ओर अधिकतम क्षेत्रीय सतह-हवा के कारण प्रेरित करता है। इस पवन-चालित परिसंचरण को डीकन सेल भी कहा जाता है और यह अंटार्कटिक सर्कंपोलर करंट (एसीसी) के तापीय पवन प्रवाह का समर्थन करने वाले पानी को पलटने और संभावित ऊर्जा का भंडारण करने का कार्य करता है। इस ऊपरी कोशिका प्रक्रिया को एकमान परिवहन के रूप में भी जाना जाता है। मेरिडियनल ओवरटर्निंग प्रवाह उत्तर से दक्षिण की ओर गहरे पानी में और दक्षिण से उत्तर की ओर महासागर की सतह पर होता है। सतह पर गहरे पानी वायुमंडल और सतह के उत्प्लावन बलों के संपर्क में आते हैं। वर्षा के कारण पानी के ताज़ा होने और गर्मियों के दौरान (दक्षिणी गोलार्ध पर) समुद्री बर्फ के पिघलने के परिणामस्वरूप ऊपरी कोशिका में उछाल का शुद्ध लाभ होता है। यह उत्प्लावन लाभ जल को हल्के, कम घने जल में बदल देता है, जैसे कि उप-अंटार्कटिक मोड जल (एसएएमडब्ल्यू) और अंटार्कटिक मध्यवर्ती जल (एएआईडब्ल्यू)। पलटने वाले परिसंचरण में कुल ऊपर की ओर बहने वाले पानी का लगभग 22 ± 4 एस. वी. ऊपरी कोशिका में हल्के पानी में बदल जाता है। घनत्व वाली सतहों की पलटने की प्रक्रिया तापीय पवन धाराओं की बैरोक्लिनिक अस्थिरता के माध्यम से संतुलित होती है। यह अस्थिरता घनत्व वाली सतहों और खंभों की ओर परिवहन को चपटा कर देती है जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जावान, समय-निर्भर धार गति होती है। पवन-चालित परिसंचरण से संभावित ऊर्जा को फिर किनारों द्वारा चपटा किया जाता है। मिसिंग-मिक्सिंग विरोधाभास मिसिंग-मिक्सिंग विरोधाभास यह मानता है कि परिसंचरण को बंद करने के लिए थर्मोक्लाइन के माध्यम से घने पानी को ऊपर उठाया जाता है। इसे प्राप्त करने के लिए, थर्मोक्लाइन में ऊर्ध्वाधर मिश्रण की आवश्यकता होती है, जो देखा नहीं जाता है। इसके बजाय, डूबने वाले क्षेत्रों से घना पानी घनत्व समस्थानिकों के साथ लगभग एडियाबेटिक मार्गों में सतह पर लौट आया, जो पहले से ही हेराल्ड स्वेर्ड्रप (समुद्र विज्ञानी) द्वारा लिखा गया था। निचली कोशिका मीठे पानी के प्रवाह द्वारा संचालित होती है जहाँ समुद्री-बर्फ का निर्माण और पिघलना एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। समुद्री-बर्फ का निर्माण खारे पानी की अस्वीकृति के साथ होता है, जिसके परिणामस्वरूप पानी में लवणता और घनत्व अधिक होता है और इसलिए उत्प्लावन हानि होती है। जब बर्फ पिघलती है तो ताजे पानी का प्रवाह होता है और वायुमंडल के संपर्क में आता है। यदि पानी बर्फ में बदल जाता है, तो पानी में नमक अधिक होता है और वायुमंडल के संपर्क में आना कम होता है। मौसमी भिन्नताओं के कारण, गर्मियों में उछाल में वृद्धि होती है और सर्दियों में उछाल में कमी आती है। नमक से भरे इस ठंडे और घने पानी को डेंस शेल्फ वाटर (डीएसडब्ल्यू) कहा जाता है। डी. एस. डब्ल्यू. को फिर अंटार्कटिक बॉटम वाटर (ए. ए. बी. डब्ल्यू.) में बदल दिया जाता है, जो रॉस सागर, वेडेल सागर और अंटार्कटिका के पूर्वी तट से उत्पन्न होता है। दक्षिणी महासागर परिसंचरण की निचली कोशिका में एएबीडब्ल्यू का लगभग 5 ± 5 एसवी बनता है, जो कुल एएबीडब्ल्यू गठन का लगभग एक तिहाई है। पलटते परिसंचरण के बारे में वर्तमान ज्ञान, विशेष रूप से निचली कोशिका, बड़े पैमाने पर व्युत्क्रम मॉडल पर आधारित है। ये मॉडल आम तौर पर ताजे पानी के प्रवाह और समुद्री-बर्फ की परस्पर क्रिया के महत्व को गलत तरीके से प्रस्तुत करते हैं। वैश्विक परिसंचरण से जुड़ाव विश्व के महासागरों का परिसंचरण कई तरीकों से वायुमंडल से जुड़ा हुआ है। वे दोनों, संक्षेप में, उपलब्ध सौर ऊर्जा द्वारा संचालित हैं और वे समुद्र की सतह पर घर्षण से जुड़े हुए हैं। ध्रुवों और भूमध्य रेखा पर उपलब्ध सौर ऊर्जा के बीच असंतुलन के कारण एक मेरिडियनल तापमान ढाल है जो पृथ्वी पर हवा के पैटर्न को जन्म देता है। वायुमंडल की गति सतह पर महासागर की गति के लिए जिम्मेदार है। गहरे महासागर बड़े पैमाने पर बड़े क्षेत्रों में जल घनत्व में छोटी गड़बड़ी के लिए प्रतिक्रिया करते हैं, जो पानी के तापमान या लवणता को प्रभावित करने वाली प्रक्रियाओं के कारण होती है। इन प्रणालियों के प्रसार के परिणामस्वरूप वैश्विक ऊर्जा बजट का पुनर्वितरण होता है जो स्थानीय जलवायु को नियंत्रित करता है। वायुमंडल और महासागर भी रासायनिक रूप से जुड़े हुए हैं, जहाँ महासागर वायुमंडलीय सांद्रता के साथ संतुलन में है। पिछली शताब्दी के दौरान वायुमंडलीय वृद्धि के कारण महासागर एक शुद्ध कार्बन सिंक है। वर्तमान में, महासागर हमारे वर्तमान कार्बन उत्सर्जन के लगभग 25 प्रतिशत के लिए जिम्मेदार हैं। ए. एम. ओ. सी. दक्षिणी महासागर उत्तरी अटलांटिक गहरे पानी के ऊपर चढ़ने से उत्तरी अटलांटिक डाउनवेलिंग की भरपाई करके अटलांटिक मेरिडियनल ओवरटर्निंग परिसंचरण को बंद करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और आंतरिक महासागर को सतह से जोड़ता है। यह उत्थान ए. सी. सी. के ऊपर से बहने वाली तेज पश्चिमी हवाओं से प्रेरित होता है। प्रेक्षणों से पता चलता है कि वैश्विक गहरे पानी का लगभग 80 प्रतिशत दक्षिणी महासागर में है। कार्बन बजट महासागर में वृद्धि पोषक तत्वों की बढ़ती सांद्रता के कारण जैविक गतिविधि में वृद्धि के साथ मेल खाती है। पोषक तत्वों का उपयोग फाइटोप्लांकटन द्वारा किया जाता है जो प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से कार्बन के साथ संयोजन में उनका उपयोग करते हैं, जिससे एक स्थानीय कार्बन सिंक बनता है। दक्षिणी महासागर का ऊपर की ओर बढ़ना उन क्षेत्रों में कार्बन सिंक के रूप में भी कार्य करता है जहाँ जल का निर्माण होता है। कम घुलनशील कार्बन सांद्रता वाला गहरा पानी उस सतह पर चढ़ता है जहाँ यह पहले की तुलना में अधिक वायुमंडलीय कार्बन सांद्रता के संपर्क में आता है। गहरे पानी में घुलनशील कार्बन की सांद्रता इतनी कम होती है क्योंकि यह सदियों से सतह पर नहीं है जब वायुमंडलीय कार्बन की सांद्रता अब की तुलना में कम थी। पानी एक नए कार्बन संतुलन तक पहुंच जाएगा और बाद में डाउनवेलिंग के माध्यम से फिर से नीचे लाया जाता है जिसके परिणामस्वरूप शुद्ध कार्बन सिंक होता है। दूसरी ओर, ऐसे क्षेत्र जहां गहरे गर्म वृत्ताकार कार्बन से भरपूर पानी को ऊपर की ओर ले जाया जाता है, वायुमंडल के संपर्क में आने के माध्यम से गैस निकलती है, आंशिक रूप से पलटते परिसंचरण के कार्बन सिंक प्रभाव की भरपाई करती है। जलवायु परिवर्तन उन तंत्रों को समझना जो ऊपर की ओर बढ़ने और इसकी दरों को नियंत्रित करते हैं, जलवायु प्रणाली की हमारी समझ के लिए मौलिक है क्योंकि यह उस दर को नियंत्रित करता है जिस पर महासागर के जलाशय सतह के साथ संवाद करते हैं। दक्षिणी महासागर परिसंचरण ग्रहण के माध्यम से वायुमंडल में सांद्रता में समग्र वृद्धि को धीमा कर देता है। यह जलवायु को कई अन्य महत्वपूर्ण तरीकों से भी प्रभावित करता है। यह अपने पानी के परिसंचरण के माध्यम से गर्मी का परिवहन करता है और इस प्रकार समुद्र की गर्मी की मात्रा को संशोधित करता है। यह बर्फ की सतह के पिघलने पर अपने प्रभाव के माध्यम से समुद्र के स्तर को भी संशोधित करता है। अंत में, यह दक्षिणी गोलार्ध के समुद्री बर्फ के आवरण को प्रभावित करता है, जो पृथ्वी की सतह के एल्बिडो से जुड़ा हुआ है। इन प्रभावों का एक साथ मतलब है कि दक्षिणी महासागर परिसंचरण का जलवायु संवेदनशीलता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। नतीजतन, वैश्विक कार्बन बजट को समझने की कोशिश करते समय दक्षिणी महासागर पर जलवायु परिवर्तन का प्रभाव एक महत्वपूर्ण शोध विषय है। उष्णकटिबंधीय दक्षिणी गोलार्ध में जलवायु को संचालित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण तरीका दक्षिणी कुंडलाकार मोड (एसएएम) है जो पिछले कुछ दशकों में लगातार सकारात्मक रहा है, संभवतः ओजोन की कमी और ग्लोबल वार्मिंग के संयोजन के परिणामस्वरूप। एसएएम के लगातार सकारात्मक मोड के परिणामस्वरूप अब तक पश्चिमी हवाओं का ध्रुव की ओर स्थानांतरण हुआ है और उनकी ताकत में वृद्धि हुई है जिसके परिणामस्वरूप कार्बन समृद्ध गहरे पानी के वेंटिलेशन में वृद्धि हुई है, जिससे दक्षिणी महासागर में कार्बन सिंक कमजोर हो रहा है। इसके अलावा, तापमान में वृद्धि के परिणामस्वरूप वर्षा के पैटर्न में वृद्धि के परिणामस्वरूप अंटार्कटिक मध्यवर्ती जल का ताज़ा होना प्रतीत होता है। हालाँकि, क्योंकि दक्षिणी महासागर में जलवायु गतिशीलता में महासागर, वायुमंडल और क्रायोस्फेयर के बीच प्रतिक्रिया तंत्र शामिल हैं जो खराब तरीके से समझे जाते हैं और जलवायु मॉडल की वर्तमान पीढ़ी में अच्छी तरह से प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं, दक्षिणी महासागर के परिसंचरण को उलटने पर जलवायु परिवर्तन के प्रभाव अभी भी काफी अनिश्चित हैं। सी. एम. आई. पी. 5 मॉडल "कम आत्मविश्वास" के साथ 21वीं सदी में ऊपरी-महासागर पलटने वाली कोशिका के समग्र परिवहन में 20 प्रतिशत की वृद्धि का अनुमान लगाते हैं। छठी मूल्यांकन रिपोर्ट में इस मूल्यांकन पर किसी नए अध्ययन में सुधार नहीं हुआ है। निचली कोशिका के उलटने वाले परिसंचरण के लिए, अवलोकन, संख्यात्मक और जीवाश्म साक्ष्य से संयुक्त साक्ष्य "मध्यम विश्वास" देता है कि अंटार्कटिक बर्फ की चादर से बढ़ते पिघलने के परिणामस्वरूप 21वीं शताब्दी में निचली कोशिका परिसंचरण में कमी जारी रहेगी। दक्षिणी महासागर के संदर्भ