Southern Ocean overturning circulation
جنوبی سمندر کی الٹ گردش جنوبی سمندر میں ایک دو خلیے والا نظام ہے جو عالمی گردش کے اندر مختلف آبی طاسوں کو جوڑتا ہے۔ یہ اوپر اور نیچے کی طرف سے کارفرما ہے، جو جسمانی سمندری عمل کا نتیجہ ہیں جو میٹھے پانی کے بہاؤ اور ہوا کے دباؤ سے متاثر ہوتے ہیں۔ عالمی حرارت، تازہ پانی اور کاربن بجٹ پر اس کے اثرات کی وجہ سے ہمارے عالمی آب و ہوا کے نظام میں عالمی سمندری گردش ایک لازمی طریقہ کار ہے۔ اوپری خلیے میں اوپر اٹھنا درمیانی گہرے پانی سے منسلک ہوتا ہے جسے سطح پر لایا جاتا ہے، جبکہ نچلے خلیے میں اوپر اٹھنا انٹارکٹیکا کے ارد گرد تازہ اور گہرے پانی سے منسلک ہوتا ہے۔ جنوبی سمندر میں سطح تک گہرے پانی کے کنویں کے تقریبا 27 ± 7 Sverdrup (SV)۔ یہ اوپر والا پانی جزوی طور پر ہلکے پانی اور گھنے پانی میں تبدیل ہو جاتا ہے، بالترتیب 22 ± 4 ایس وی اور 5 ± 5 ایس وی۔ ان پانی کی کثافت گرمی اور بہاؤ کے بہاؤ کی وجہ سے بدلتی ہے جس کے نتیجے میں اوپری خلیے میں اوپر اور نچلے خلیے میں نیچے کی طرف جاتا ہے۔ حرکیات بالائی خلیہ اوپری خلیہ ہوا سے پیدا ہونے والے بہاؤ سے چلتا ہے، جو مغربی ہواؤں کا نتیجہ ہے، جو سرکم پولر ڈیپ واٹر (سی ڈی ڈبلیو) سے پانی کو سطح پر لاتا ہے۔ زونل ہوا کا دباؤ زونل سطح ہوا کی زیادہ سے زیادہ وجہ سے قطب کے قریب اوپر کی طرف اور خط استوا پر نیچے کی طرف جاتا ہے۔ ہوا سے چلنے والی اس گردش کو ڈیکن سیل بھی کہا جاتا ہے اور یہ انٹارکٹک سرکم پولر کرنٹ (اے سی سی) کے تھرمل ونڈ کرنٹ کو سپورٹ کرنے والے پانی کو الٹنے اور ممکنہ توانائی کا ذخیرہ بنانے کا کام کرتا ہے۔ یہ اوپری خلیہ عمل ایکمان ٹرانسپورٹ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ مریڈینل اوورٹرننگ بہاؤ شمال سے جنوب کی طرف گہرے پانیوں میں اور جنوب سے شمال کی طرف سمندر کی سطح پر ہوتا ہے۔ سطح پر گہرے پانی ماحول اور سطح کی بہاؤ قوتوں کے سامنے آ جاتے ہیں۔ بارش کی وجہ سے پانی کے تازہ ہونے اور موسم گرما کے دوران (جنوبی نصف کرہ پر) سمندری برف کے پگھلنے کے نتیجے میں اوپری خلیے میں اچھال کا خالص فائدہ ہوتا ہے۔ یہ بہاؤ پانی کو ہلکے، کم گھنے پانی میں تبدیل کر دیتا ہے، جیسے سب انٹارکٹک موڈ واٹر (SAMW) اور انٹارکٹک انٹرمیڈیٹ واٹر (AAIW)۔ الٹنے والی گردش میں کل اوپر والے پانی کا تقریبا 22 ± 4 ایس وی اوپری خلیے میں ہلکے پانی میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ کثافت والی سطحوں کے الٹنے کا عمل تھرمل ہوا کے دھاروں کے باروکلینک عدم استحکام کے ذریعے متوازن ہوتا ہے۔ یہ عدم استحکام کثافت کی سطحوں اور کھمبوں کی طرف نقل و حمل کو چپٹا کر دیتا ہے جس کے نتیجے میں توانائی بخش، وقت پر منحصر حرکت ہوتی ہے۔ ہوا سے چلنے والی گردش سے ممکنہ توانائی کو پھر ایڈز کے ذریعے چپٹا کیا جاتا ہے۔ گمشدہ اختلاط پیراڈوکس گمشدہ اختلاط پیراڈوکس یہ فرض کرتا ہے کہ گردش کو بند کرنے کے لیے تھرموکلائن کے ذریعے گھنے پانی کو اوپر اٹھایا جاتا ہے۔ اس کو حاصل کرنے کے لیے تھرموکلائن میں عمودی اختلاط کی ضرورت ہوتی ہے، جس کا مشاہدہ نہیں کیا جاتا ہے۔ اس کے بجائے، ڈوبنے والے علاقوں سے گھنے پانی کثافت آئسوپیکنلز کے ساتھ تقریبا اڈیبیٹک راستوں میں سطح پر واپس آگیا، جو پہلے ہی ہیرالڈ سیورڈروپ (سمندری ماہر) نے لکھا تھا۔ زیریں خلیہ میٹھے پانی کے بہاؤ سے چلتا ہے جہاں سمندری برف کی تشکیل اور پگھلنا ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ سمندری برف کی تشکیل نمکین رد کے ساتھ ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں پانی زیادہ نمکیات اور کثافت کے ساتھ ہوتا ہے اور اس وجہ سے بہاؤ کا نقصان ہوتا ہے۔ جب برف پگھلتی ہے تو میٹھے پانی کا بہاؤ اور ماحول کی نمائش ہوتی ہے۔ اگر پانی برف میں بدل جاتا ہے تو پانی میں نمک زیادہ ہوتا ہے اور ماحول میں اس کی نمائش کم ہوتی ہے۔ موسمی تغیرات کی وجہ سے، موسم گرما میں بہاؤ میں اضافہ ہوتا ہے اور سردیوں میں بہاؤ میں کمی آتی ہے۔ نمک سے بھرے اس ٹھنڈے اور گھنے پانی کو گھنے شیلف واٹر (ڈی ایس ڈبلیو) کہا جاتا ہے۔ ڈی ایس ڈبلیو پھر انٹارکٹک باٹم واٹر (اے اے بی ڈبلیو) میں تبدیل ہو جاتا ہے، جو بحیرہ راس، بحیرہ ویڈل اور انٹارٹیکا کے مشرقی ساحل سے نکلتا ہے۔ جنوبی سمندر کی گردش کے نچلے خلیے میں تقریبا 5 ± 5 ایس وی اے بی ڈبلیو بنتا ہے، جو کہ کل اے اے بی ڈبلیو تشکیل کا تقریبا ایک تہائی ہے۔ الٹنے والی گردش کے بارے میں موجودہ علم، خاص طور پر نچلے خلیے، بڑے پیمانے پر الٹے نمونوں پر مبنی ہے۔ یہ ماڈل عام طور پر تازہ پانی کے بہاؤ اور سمندری برف کے تعامل کی اہمیت کو غلط انداز میں پیش کرتے ہیں۔ عالمی گردش سے ربط دنیا کے سمندروں کی گردش متعدد طریقوں سے ماحول سے جڑی ہوئی ہے۔ وہ دونوں، بنیادی طور پر، دستیاب شمسی توانائی سے چلنے والے ہیں اور وہ سمندر کی سطح پر رگڑ سے جڑے ہوئے ہیں۔ قطبوں اور خط استوا پر دستیاب شمسی توانائی کے درمیان عدم توازن کی وجہ سے ایک مریڈینل درجہ حرارت کا میلان ہے جو زمین پر ہوا کے نمونوں کو جنم دیتا ہے۔ فضا کی حرکت سطح پر سمندر کی حرکت کے لیے ذمہ دار ہے۔ گہرے سمندر بڑے پیمانے پر بڑے علاقوں میں پانی کی کثافت میں چھوٹی پریشانیوں کا جواب دیتے ہیں، جو پانی کے درجہ حرارت یا نمکیات کو متاثر کرنے والے عمل کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ ان نظاموں کی گردش کے نتیجے میں عالمی توانائی کے بجٹ کی دوبارہ تقسیم ہوتی ہے جو مقامی آب و ہوا کو کنٹرول کرتا ہے۔ ماحول اور سمندر بھی کیمیائی طور پر جڑے ہوئے ہیں، جہاں سمندر ماحولیاتی ارتکاز کے ساتھ توازن میں ہے۔ پچھلی صدی کے دوران ماحولیاتی اضافے کی وجہ سے سمندر ایک خالص کاربن سنک ہے۔ فی الحال، ہمارے موجودہ کاربن کے اخراج میں تقریبا 25 فیصد اضافے کے لیے سمندر ذمہ دار ہیں۔ اے ایم او سی جنوبی بحر شمالی بحر اوقیانوس کے گہرے پانی کے اوپر سے اتر کر شمالی بحر اوقیانوس کے نیچے کی تلافی کرکے بحر اوقیانوس کے مریڈینل اوورٹرننگ گردش کو بند کرنے میں کلیدی کردار ادا کرتا ہے اور اندرونی سمندر کو سطح سے جوڑتا ہے۔ یہ عروج اے سی سی کے اوپر سے چلنے والی تیز مغربی ہواؤں کی وجہ سے ہوتا ہے۔ مشاہدات سے پتہ چلتا ہے کہ عالمی سطح پر تقریبا 80 فیصد گہرا پانی جنوبی سمندر میں ہے۔ کاربن بجٹ سمندری عروج غذائی اجزاء کے بڑھتے ہوئے ارتکاز کی وجہ سے بڑھتی ہوئی حیاتیاتی سرگرمی کے ساتھ موافق ہے۔ غذائی اجزاء فائٹوپلانکٹن کے ذریعہ استعمال ہوتے ہیں جو انہیں فوٹو سنتھیسز کے ذریعے کاربن کے ساتھ مل کر استعمال کرتے ہیں، جس سے ایک مقامی کاربن سنک بنتا ہے۔ جنوبی سمندر کی بلندی ان علاقوں میں کاربن سنک کے طور پر بھی کام کرتی ہے جہاں پانی کی تشکیل ہوتی ہے۔ کم تحلیل شدہ کاربن کے ارتکاز کے ساتھ گہرا پانی اس سطح پر اٹھتا ہے جہاں اسے پہلے کے مقابلے میں زیادہ ماحولیاتی کاربن کے ارتکاز کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ گہرے پانی میں تحلیل شدہ کاربن کا ارتکاز اتنا کم ہوتا ہے کیونکہ یہ صدیوں سے سطح پر نہیں رہا ہے جب ماحولیاتی کاربن کا ارتکاز اس وقت سے کم تھا۔ پانی کاربن کے ایک نئے توازن تک پہنچ جائے گا اور بعد میں نیچے اترنے کے ذریعے دوبارہ نیچے لایا جاتا ہے جس کے نتیجے میں خالص کاربن سنک ہوتا ہے۔ دوسری طرف، وہ علاقے جہاں گہرے گرم سرکم پولر کاربن سے بھرپور پانی کو اوپر کی طرف لے جایا جاتا ہے، ماحول کی نمائش کے ذریعے گیس خارج ہوتی ہے، جو جزوی طور پر الٹنے والی گردش کے کاربن سنک اثر کی تلافی کرتی ہے۔ آب و ہوا کی تبدیلی ان میکانزم کو سمجھنا جو اوپر کی طرف بڑھنے اور اس کی شرحوں کو کنٹرول کرتے ہیں، آب و ہوا کے نظام کے بارے میں ہماری سمجھ کے لیے بنیادی ہے کیونکہ یہ اس شرح کو کنٹرول کرتا ہے جس پر سمندری ذخائر سطح کے ساتھ بات چیت کرتے ہیں۔ جنوبی سمندر کی گردش ہوا کے جذب کے ذریعے ماحول میں ارتکاز میں مجموعی اضافے کو سست کردیتی ہے۔ یہ آب و ہوا کو کئی دیگر اہم طریقوں سے بھی متاثر کرتا ہے۔ یہ اپنے پانی کی گردش کے ذریعے حرارت کو منتقل کرتا ہے اس طرح سمندر کی گرمی کے مواد کو تبدیل کرتا ہے۔ یہ برف کی شیلف پگھلنے پر اپنے اثر کے ذریعے سطح سمندر کو بھی تبدیل کرتا ہے۔ آخر میں، یہ جنوبی نصف کرہ کے سمندری برف کے احاطے کو متاثر کرتا ہے، جو زمین کی سطح کے البیڈو سے منسلک ہے۔ ان اثرات کا ایک ساتھ مطلب یہ ہے کہ جنوبی سمندر کی گردش کا آب و ہوا کی حساسیت پر نمایاں اثر پڑتا ہے۔ نتیجتا، عالمی کاربن بجٹ کو سمجھنے کی کوشش کرتے وقت جنوبی سمندر پر آب و ہوا کی تبدیلی کا اثر ایک اہم تحقیقی موضوع ہے۔ غیر اشنکٹبندیی جنوبی نصف کرہ میں آب و ہوا کو چلانے والا سب سے اہم طریقہ سدرن اینولر موڈ (ایس اے ایم) ہے جو گزشتہ چند دہائیوں میں مستقل طور پر مثبت رہا ہے، ممکنہ طور پر اوزون کی کمی اور گلوبل وارمنگ کے امتزاج کے نتیجے میں۔ ایس اے ایم کے مستقل مثبت موڈ کے نتیجے میں اب تک مغربی ہواؤں کی قطب کی طرف تبدیلی ہوئی ہے اور ان کی طاقت میں اضافہ ہوا ہے جس کے نتیجے میں کاربن سے بھرپور گہرے پانیوں کی ہوا بازی میں اضافہ ہوا ہے، جس کی وجہ سے جنوبی سمندر میں کاربن سنک کمزور ہو رہا ہے۔ مزید برآں، درجہ حرارت میں اضافے کے نتیجے میں بارش کے نمونوں میں اضافے کے نتیجے میں انٹارکٹک انٹرمیڈیٹ کے پانیوں میں تازگی آتی دکھائی دیتی ہے۔ تاہم، چونکہ جنوبی سمندر میں آب و ہوا کی حرکیات میں سمندر، ماحول اور کریوسفیئر کے درمیان فیڈ بیک میکانزم شامل ہیں جو آب و ہوا کے ماڈلز کی موجودہ نسل میں ناقص طور پر سمجھے جاتے ہیں اور اچھی طرح سے نمائندگی نہیں کرتے ہیں، اس لیے جنوبی سمندر کی گردش کو الٹنے پر آب و ہوا کی تبدیلی کے اثرات اب بھی کافی غیر یقینی ہیں۔ سی ایم آئی پی 5 ماڈل "کم اعتماد" کے ساتھ 21 ویں صدی میں بالائی سمندر کو الٹنے والے سیل کی مجموعی نقل و حمل میں 20 فیصد اضافے کی پیش گوئی کرتے ہیں۔ چھٹی تشخیص رپورٹ میں اس تشخیص پر کوئی نیا مطالعہ بہتر نہیں ہوا ہے۔ نچلے سیل اوورٹرننگ سرکولیشن کے لیے، مشاہداتی، عددی اور پیلیوکلائمیٹ شواہد کے مشترکہ شواہد "درمیانے درجے کا اعتماد" دیتے ہیں کہ انٹارکٹک آئس شیٹ سے پگھلنے میں اضافے کے نتیجے میں 21 ویں صدی میں کم سیل سرکولیشن میں کمی آتی رہے گی۔ حوالہ جات جنوبی سمندر کے موجودہ حالات