Martin curve
مارٹن وکر ایک طاقت کا قانون ہے جو سمندری ماہرین ذرات نامیاتی کاربن (پی او سی) کے سمندری فرش پر برآمد کو بیان کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ منحنی خطوط کو دو پیرامیٹرز کے ساتھ کنٹرول کیا جاتا ہے: پانی کے کالم میں حوالہ کی گہرائی، اور ایک ری منرلائزیشن پیرامیٹر جو اس شرح کی پیمائش ہے جس پر پی او سی کا عمودی بہاؤ کم ہوتا ہے۔ اس کا نام امریکی سمندری ماہر جان مارٹن کے نام پر رکھا گیا ہے۔ مارٹن وکر کو سمندری کاربن سائیکلنگ کے مطالعہ میں استعمال کیا گیا ہے اور اس نے ماحولیاتی سطحوں کو منظم کرنے میں سمندر کے کردار کو سمجھنے میں اہم کردار ادا کیا ہے۔ پس منظر سمندر میں ذرات والے نامیاتی کاربن (پی او سی) پول کی حرکیات سمندری کاربن سائیکل کے لیے مرکزی ہیں۔ پی او سی سطح کی بنیادی پیداوار، گہرے سمندر اور سمندری تلچھٹ کے درمیان رابطہ ہے۔ تاریک سمندر میں پی او سی کے انحطاط کی شرح ماحولیاتی کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ارتکاز کو متاثر کر سکتی ہے۔ حیاتیاتی کاربن پمپ (بی سی پی) ایک اہم طریقہ کار ہے جس کے ذریعے ماحولیاتی کاربن ڈائی آکسائیڈ کو سمندر لے جاتا ہے اور سمندر کے اندرونی حصوں میں منتقل کیا جاتا ہے۔ بی سی پی کے بغیر، صنعتی دور سے پہلے کے ماحولیاتی کاربن ڈائی آکسائیڈ کا ارتکاز (~ 280 پی پی ایم) بڑھ کر ~ 460 پی پی ایم ہو جاتا۔ فی الحال، سمندر کی سطح کی پرت سے سمندر کے اندرونی حصے تک ذرات والے نامیاتی کاربن (پی او سی) کے بہاؤ کا تخمینہ 4-13 پی جی-سی سال −1 لگایا گیا ہے۔ بی سی پی کی کارکردگی کا اندازہ کرنے کے لیے، پی او سی کے بہاؤ کی عمودی تخفیف کو گہرائی کے ساتھ مقدار میں طے کرنا ضروری ہے کیونکہ پی او سی کو جتنا گہرا منتقل کیا جائے گا، اتنا ہی زیادہ وقت تک کاربن ڈائی آکسائیڈ ماحول سے الگ تھلگ رہے گا۔ اس طرح، بی سی پی کی کارکردگی میں اضافہ ماحولیاتی کاربن ڈائی آکسائیڈ کے سمندری کاربن کو الگ کرنے میں اضافے کا سبب بننے کی صلاحیت رکھتا ہے جس کے نتیجے میں گلوبل وارمنگ پر منفی ردعمل سامنے آئے گا۔ مختلف محققین نے 1980 کی دہائی سے پی او سی فلکس کی عمودی تخفیف کی تحقیقات کی ہیں۔ 1987 میں، مارٹن اور دیگر۔ پی او سی فلکس کی تخفیف کو بیان کرنے کے لیے درج ذیل پاور لا فنکشن کی تجویز پیش کی: (1) جہاں زیڈ پانی کی گہرائی (ایم) ہے، اور ایف زیڈ اور ایف 100 بالترتیب زیڈ میٹر اور 100 میٹر کی گہرائی پر پی او سی فلکس ہیں۔ اگرچہ دیگر افعال، جیسے کہ ایکسپونینشل وکر، بھی تجویز کیے گئے ہیں اور ان کی توثیق کی گئی ہے، لیکن یہ پاور لا فنکشن، جسے عام طور پر "مارٹن وکر" کے نام سے جانا جاتا ہے، بی سی پی کے مباحثوں میں بہت کثرت سے استعمال ہوتا رہا ہے۔ اس مساوات میں ایکسپونینٹ b کو بی سی پی کی کارکردگی کے اشاریہ کے طور پر استعمال کیا گیا ہے: ایکسپونینٹ b جتنا بڑا ہوگا، پی او سی فلکس کی عمودی تخفیف کی شرح اتنی ہی زیادہ ہوگی اور بی سی پی کی کارکردگی اتنی ہی کم ہوگی۔ مزید برآں، عددی تخروپن سے پتہ چلتا ہے کہ b کی قدر میں تبدیلی ماحولیاتی CO2 کے ارتکاز کو نمایاں طور پر تبدیل کر دے گی۔ اس کے بعد، دوسرے محققین نے ذرہ انحطاط اور ڈوبنے کی رفتار کے بارے میں مفروضوں سے متبادل ری منرلائزیشن پروفائلز اخذ کیے ہیں۔ تاہم، مارٹن وکر ہر جگہ پھیل گیا ہے کیونکہ وہ ماڈل جو یہ فرض کرتا ہے کہ آہستہ سے ڈوبنے والا اور/یا غیر فعال نامیاتی مادہ ترجیحی طور پر سطح کے قریب ختم ہو جاتا ہے جس کی وجہ سے ڈوبنے کی رفتار اور/یا گہرائی کے ساتھ ری منرلائزیشن ٹائم اسکیل میں اضافہ ہوتا ہے۔ مارٹن وکر کا اظہار قدرے زیادہ عام انداز میں کیا جا سکتا ہے: جہاں fp (z) سطح کے قریب پیداواری پرت سے ذرات کے نامیاتی مادے کے بہاؤ کا حصہ ہے جو گہرائی کے افق z [m] کے ذریعے ڈوبتا ہے، Cp [mb] ایک اسکیلنگ گتانک ہے، اور b ایک غیر جہتی ایکسپونینٹ ہے جو یہ کنٹرول کرتا ہے کہ گہرائی کے ساتھ fp کیسے کم ہوتا ہے۔ مساوات کو اکثر حوالہ گہرائی زو پر معمول بنایا جاتا ہے لیکن اس پیرامیٹر کو آسانی سے سی پی میں جذب کیا جا سکتا ہے۔ عمودی تخفیف کی شرح پی او سی فلکس کی عمودی تخفیف کی شرح پانی کے کالم میں پی او سی کی ڈوبنے کی رفتار اور سڑنے کی شرح پر بہت زیادہ منحصر ہے۔ چونکہ پی او سی لابائل ہے اور اس میں منفی بہاؤ بہت کم ہوتا ہے، اس لیے اسے سمندر میں کشش ثقل سے آباد ہونے کے لیے نسبتا بھاری مواد کے ساتھ جمع کیا جانا چاہیے جسے بیلسٹ کہا جاتا ہے۔ وہ مواد جو بیلسٹ کے طور پر کام کر سکتے ہیں ان میں بائیوجینک اوپل (اس کے بعد "اوپل")، سی اے سی او 3، اور ایلومینیمسیلیکیٹس شامل ہیں۔ 1993 میں، اٹیکوٹ نے قیاس کیا کہ آخری برفانی زیادہ سے زیادہ کے دوران ہوایٔی کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ~ 280 سے ~ 200 پی پی ایم میں زبردست کمی سمندر میں ایولین دھول (ایلومینیمسیلیکیٹ بیلسٹ) کے ان پٹ میں اضافے کی وجہ سے ہوئی، جس نے بی سی پی کو مضبوط کیا۔ 2002 میں، کلاس اور آرچر کے ساتھ ساتھ فرانکوئس اور دیگر۔ جنہوں نے عالمی تلچھٹ کے جال کے اعداد و شمار کو مرتب اور تجزیہ کیا، تجویز کیا کہ CaCO3، جو ممکنہ بیلسٹ معدنیات میں سب سے زیادہ کثافت رکھتا ہے، عالمی سطح پر عمودی پی او سی نقل و حمل کا سب سے اہم اور موثر سہولت کار ہے، کیونکہ منتقلی کی کارکردگی (گہرے سمندر میں پی او سی کے بہاؤ کا تناسب سطح کی مخلوط پرت کے نچلے حصے میں) ذیلی مدارینی اور اشنکٹبندیی علاقوں میں زیادہ ہے جہاں CaCO3 سمندری برف کا ایک اہم جزو ہے۔ سی اے سی او 3 سے بھرپور ذرات کی رپورٹ شدہ ڈوبنے کی رفتار زیادہ ہے۔ ان نتائج کو مدنظر رکھنے والے عددی تخروپن نے اشارہ کیا ہے کہ مستقبل میں سمندری تیزابیت سمندری کیلسیفیکیشن کو کم کرکے بی سی پی کی کارکردگی کو کم کرے گی۔ اس کے علاوہ، ذیلی اشنکٹبندیی اور اشنکٹبندیی علاقوں میں پی او سی برآمدی تناسب (اوپری پرت (ایک مقررہ گہرائی جیسے 100 میٹر، یا یوفوٹک زون یا مخلوط پرت) سے خالص بنیادی پیداواریت کا تناسب) کم ہے کیونکہ اوپری پرت میں زیادہ درجہ حرارت پی او سی کے سڑنے کی شرح میں اضافہ کرتا ہے۔ نتیجہ ان کم عرض البلد والے علاقوں میں منتقلی کی اعلی کارکردگی اور پی او سی اور سی اے سی او 3 کے درمیان ایک مضبوط مثبت ارتباط ہو سکتا ہے: لیبائل پی او سی، جو جرثوموں کے لیے تازہ اور ٹوٹنا آسان ہے، اوپری پرت میں گل جاتا ہے، اور نسبتا ریفریکٹری پی او سی کو کم عرض البلد والے علاقوں میں سمندر کے اندرونی حصے میں منتقل کیا جاتا ہے۔ ان مشاہدات کی بنیاد پر جن سے پتہ چلتا ہے کہ ڈائیٹم کے پھولوں کے دوران اعلی عرض البلد کے علاقوں میں پی او سی کے بہاؤ میں بہت زیادہ اضافہ ہوا ہے اور اس حقیقت پر کہ ڈائیٹم کوکولتھوفورز سے بہت بڑے ہیں، ہونڈا اور واٹانابی نے 2010 میں تجویز پیش کی کہ سی اے سی او 3 کے بجائے اوپل، ذیلی آرکٹک علاقوں میں موثر پی او سی عمودی نقل و حمل کے لیے بیلسٹ کے طور پر اہم ہے۔ ویبر اور دیگر۔ 2016 میں اطلاع دی گئی کہ منتقلی کی کارکردگی اور پلانکٹن کے پیکوپلانکٹن کے حصے کے ساتھ ساتھ اعلی عرض البلد والے علاقوں میں منتقلی کی اعلی استعداد کے درمیان ایک مضبوط منفی ارتباط ہے، جہاں ڈائیٹم جیسے بڑے فائٹوپلانکٹن غالب ہیں۔ انہوں نے یہ بھی حساب لگایا کہ عمودی طور پر منتقل شدہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کا حصہ جو کم از کم 100 سالوں سے سمندر کے اندرونی حصوں میں الگ کیا گیا ہے، اعلی عرض البلد (قطبی اور ذیلی قطبی) علاقوں میں کم عرض البلد والے علاقوں کے مقابلے میں زیادہ ہے۔ اس کے برعکس، باخ اور al.conducted نے 2019 میں یہ مطالعہ کرنے کے لیے ایک میسوکوسم تجربہ کیا کہ پلانکٹن کمیونٹی ڈھانچے نے ڈوبنے کی رفتار کو کس طرح متاثر کیا اور بتایا کہ زیادہ پیداواری ادوار کے دوران مجموعی ذرات کی ڈوبنے کی رفتار ضروری نہیں کہ زیادہ ہو، کیونکہ اس وقت پیدا ہونے والے مجموعی ذرات بہت روغن دار تھے ؛ بلکہ، آباد ہونے کی رفتار زیادہ تھی جب فائٹوپلانکٹن پر چھوٹے خلیوں کا غلبہ تھا۔ 2012 میں، ہینسن اور دیگر۔ عالمی تلچھٹ کے جال کے اعداد و شمار پر نظر ثانی کی اور اطلاع دی کہ پی او سی کے بہاؤ کا اوپل کے برآمدی بہاؤ کے ساتھ منفی تعلق ہے اور اس کا سی اے سی او 3 کے برآمدی بہاؤ سے کوئی تعلق نہیں ہے۔ پانی کے کالم میں ڈوبے ہوئے پی او سی کے حیاتیاتی سڑنے کی شرح کو متاثر کرنے والے کلیدی عوامل پانی کا درجہ حرارت اور تحلیل شدہ آکسیجن (ڈی او) کا ارتکاز ہیں: پانی کا درجہ حرارت اور ڈی او کا ارتکاز جتنا کم ہوگا، حیاتیاتی تنفس کی شرح اتنی ہی سست ہوگی اور اس کے نتیجے میں پی او سی فلکس سڑنے کی شرح۔ مثال کے طور پر، 2015 میں مارسے نے پانی کے کالم کے اوپری 500 میٹر میں غیر جانبدار بہاؤ تلچھٹ کے جالوں سے دیگر تجزیہ شدہ پی او سی بہاؤ کے اعداد و شمار کے ساتھ اور اوپر کے مساوات (1) میں ایکسپونینٹ بی اور پانی کے درجہ حرارت کے درمیان ایک اہم مثبت ارتباط پایا (یعنی، پی او سی بہاؤ زیادہ تیزی سے کم ہوا جب پانی گرم تھا)۔ اس کے علاوہ، باخ اور دیگر۔ پایا گیا کہ پی او سی کے سڑنے کی شرح زیادہ (کم) ہوتی ہے جب ڈائیٹم اور سائنکوکوکس (نقصان دہ طحالب) غالب فائٹوپلانکٹن ہوتے ہیں کیونکہ زوپلانکٹن کی کثرت میں اضافہ (کمی) اور اس کے نتیجے میں چرانے کے دباؤ میں اضافہ (کمی) ہوتا ہے۔ ریڈیو کیمیکل مشاہدات (234 ویں پر مبنی پی او سی فلکس مشاہدات) کا استعمال کرتے ہوئے، پایویا اور دیگر۔ 2019 میں پایا گیا کہ مارٹن وکر کا ایکسپونینٹ بی دیگر علاقوں کے مقابلے میں کم آکسیجن (ہائپوکسک) مشرقی بحر الکاہل استوائی زون میں نمایاں طور پر چھوٹا تھا۔ یعنی، ہائپوکسک ایریا میں پی او سی فلکس کی عمودی تخفیف کم تھی۔ انہوں نے نشاندہی کی کہ مستقبل میں ایک زیادہ ہائپوکسک سمندر پی او سی کے بہاؤ میں کمی کا باعث بنے گا اور اس وجہ سے بی سی پی کی کارکردگی میں اضافہ ہوگا اور اس طرح گلوبل وارمنگ پر منفی ردعمل ہو سکتا ہے۔ میکڈونل اور دیگر۔ 2015 میں اطلاع دی گئی کہ پی او سی کی عمودی نقل و حمل انٹارکٹک میں زیادہ موثر ہے، جہاں ڈوبنے کی رفتار زیادہ ہے اور حیاتیاتی تنفس کی شرح ذیلی ذیلی بحر اوقیانوس کے مقابلے میں کم ہے۔ ہینسن اور دیگر۔ 2019 میں ابتدائی کھلنے کی مدت کے دوران ایک اعلی برآمدی تناسب کی بھی اطلاع دی گئی، جب بنیادی پیداواری صلاحیت کم ہوتی ہے، اور دیر سے کھلنے کی مدت کے دوران کم برآمدی تناسب، جب بنیادی پیداواری صلاحیت زیادہ ہوتی ہے۔ انہوں نے دیر سے کھلنے کے دوران کم برآمدی تناسب کو مائیکرو زوپلانکٹن اور بیکٹیریا کے ذریعے چرانے کے دباؤ سے منسوب کیا۔ بی سی پی کی ان بہت سی تحقیقات کے باوجود، پی او سی فلکس کی عمودی تخفیف کو کنٹرول کرنے والے عوامل اب بھی زیر بحث ہیں۔ ذیلی آرکٹک علاقوں میں مشاہدات سے پتہ چلتا ہے کہ 1000 اور 2000 میٹر کی گہرائی کے درمیان منتقلی کی کارکردگی نسبتا کم ہے اور یہ کہ یوفوٹک زون کے نچلے حصے اور 1000 میٹر کی گہرائی کے درمیان یہ نسبتا زیادہ ہے۔ مارسے اور دیگر۔ لہذا 2015 میں تجویز پیش کی گئی کہ مارٹن وکر تمام خطوں میں پی او سی فلکس کی عمودی تخفیف کو مناسب طریقے سے ظاہر نہیں کرتا ہے اور اس کے بجائے ہر خطے کے لیے ایک مختلف مساوات تیار کی جانی چاہیے۔ گلوج اور دیگر۔ 2017 میں پی او سی فلکس کی عمودی تخفیف کے پیرامیٹرائزیشن پر تبادلہ خیال کیا گیا، اور بتایا گیا کہ گودھولی والے زون (یوفوٹک زون کی بنیاد سے 1000 میٹر تک) میں پی او سی فلکس کی عمودی تخفیف کو نہ صرف پاور لاء ماڈل (مارٹن وکر) بلکہ ایک ایکسپونینشیل ماڈل اور بیلسٹ ماڈل کے ذریعے بھی اچھی طرح سے پیرامیٹرائز کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، ایکسپونینشیل ماڈل آدھی رات کے زون (1000 میٹر سے زیادہ گہرائی) میں پی او سی کے بہاؤ کو کم کرنے کا رجحان رکھتا ہے۔ کییل اور بسن نے 2018 میں اطلاع دی کہ ایکسپونینشل ماڈل (پاور لا ماڈل) اوپری پرت میں پی او سی کے بہاؤ کو کم کرتا ہے، اور گہری پرت میں اس کا زیادہ اندازہ لگاتا ہے۔ تاہم، پی او سی بہاؤ کو بیان کرنے کے لیے دونوں ماڈلز کی صلاحیتیں شماریاتی طور پر موازنہ تھیں جب ان کا اطلاق مشرقی بحر الکاہل سے پی او سی بہاؤ ڈیٹا سیٹ پر کیا گیا تھا جو "مارٹن وکر" کو پیش کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ شمال مشرقی بحر الکاہل میں ایک طویل مدتی مطالعہ میں، سمتھ اور دیگر۔ 2018 میں پی او سی کے بہاؤ میں اچانک اضافے کے ساتھ غیر معمولی طور پر اعلی منتقلی کی کارکردگی کا مشاہدہ کیا گیا۔ انہوں نے تجویز کیا ہے کہ چونکہ مارٹن وکر اس طرح کے اچانک اضافے کا اظہار نہیں کر سکتا، اس لیے یہ بعض اوقات بی سی پی کی طاقت کو کم کر سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، پچھلے نتائج کے برعکس، کچھ مطالعات میں منتقلی کی کارکردگی نمایاں طور پر زیادہ بتائی گئی ہے، خاص طور پر گہرے سمندر میں، ذیلی آرکٹک علاقوں کے مقابلے میں ذیلی ذیلی علاقوں میں۔ یہ نمونہ اعلی عرض البلد اور کم عرض البلد کے علاقوں کے درمیان گہرے سمندر میں چھوٹے درجہ حرارت اور ڈی او کے ارتکاز کے فرق کے ساتھ ساتھ ذیلی ذیلی خطوں میں زیادہ ڈوبنے کی رفتار سے منسوب ہو سکتا ہے، جہاں سی اے سی او 3 گہرے سمندر کی سمندری برف کا ایک بڑا جزو ہے۔ مزید برآں، یہ بھی ممکن ہے کہ پی او سی اعلی عرض البلد والے علاقوں کے مقابلے کم عرض البلد والے علاقوں میں زیادہ ریفریکٹری ہو۔ حیاتیاتی پمپ میں غیر یقینی صورتحال سمندر کا حیاتیاتی پمپ سطح پر فائٹوپلانکٹن کے ذریعہ پیدا ہونے والے نامیاتی کاربن کو سمندری برف کے ذریعے سمندر کے اندرونی حصے میں منتقل کرکے ماحولیاتی کاربن ڈائی آکسائیڈ کی سطح اور آب و ہوا کو منظم کرتا ہے، جہاں نامیاتی کاربن سمندری مائکروجنزموں کے ذریعہ استعمال اور سانس لیا جاتا ہے۔ اس سطح سے گہری نقل و حمل کو عام طور پر گہرائی کے ساتھ ذرہ ارتکاز کے ڈوبنے کے طاقت کے قانون کے تعلق سے بیان کیا جاتا ہے۔ حیاتیاتی پمپ کی طاقت میں غیر یقینی کا تعلق مختلف متغیر اقدار (پیرامیٹرک غیر یقینی صورتحال) یا بنیادی مساوات (ساختی غیر یقینی صورتحال) سے ہو سکتا ہے جو نامیاتی مادے کی برآمد کو بیان کرتی ہیں۔ 2021 میں، لاؤڈرڈیل نے سمندری بائیو جیو کیمسٹری ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے ساختی غیر یقینی کا جائزہ لیا جس میں حوالہ پاور لا وکر کے مطابق چھ متبادل ری منرلائزیشن پروفائلز کو منظم طریقے سے تبدیل کیا گیا۔ ساختی غیر یقینی صورتحال حیاتیاتی پمپ کی کل غیر یقینی صورتحال میں ماحولیاتی پی سی او 2 کے لحاظ سے تقریبا ایک تہائی حصہ ڈالتی ہے، جس سے مشاہدات سے حیاتیاتی پمپ کی خصوصیت کو بہتر بنانے اور آب و ہوا کے نمونوں میں اس کی میکانکی شمولیت کی اہمیت کو اجاگر کیا جاتا ہے۔ کاربن اور غذائی اجزاء کو بنیادی پیداوار کے دوران سطح سمندر میں فائٹوپلانکٹن کے ذریعے استعمال کیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے نامیاتی مادے کا بہاؤ نیچے کی طرف جاتا ہے۔ یہ "سمندری برف" گہرے پانیوں میں ہیٹروٹروفک حیاتیات کے ذریعہ تبدیل، سانس لینے اور انحطاط پذیر ہوتی ہے، بالآخر ان اجزاء کو تحلیل شدہ غیر نامیاتی شکل میں واپس چھوڑ دیتی ہے۔ سمندری الٹ پلٹ اور ہنگامہ خیز اختلاط وسائل سے بھرپور گہرے پانی کو سورج کی روشنی والی سطح کی پرت پر واپس لوٹاتا ہے، جس سے عالمی سمندری پیداواری صلاحیت برقرار رہتی ہے۔ حیاتیاتی پمپ غذائی اجزاء میں اس عمودی میلان کو جذب، عمودی نقل و حمل، اور نامیاتی مادے کی ری منرلائزیشن کے ذریعے برقرار رکھتا ہے، کاربن کو گہرے سمندر میں ذخیرہ کرتا ہے جو صد سالہ اور ہزار سالہ اوقات پر ماحول سے الگ تھلگ ہوتا ہے، اور ماحولیاتی CO2 کی سطح کو کئی سو مائیکرو ایٹموسفیرز سے کم کرتا ہے۔ حیاتیاتی پمپ حیاتیاتی، کیمیائی اور جسمانی عمل کے پیچیدہ مجموعے کی وجہ سے سادہ میکانکی خصوصیت کا مقابلہ کرتا ہے، لہذا برآمد شدہ نامیاتی کاربن کی قسمت کو عام طور پر ڈوبتے ہوئے ذرات کے انحطاط کا اندازہ کرنے کے لیے گہرائی پر منحصر پروفائل کا استعمال کرتے ہوئے بیان کیا جاتا ہے۔ پارٹکلیٹ غیر نامیاتی کاربن حوالہ جات اوشیانوگرافی کاربن بھی دیکھیں۔