भूमंडलीय ऊष्मीकरण

भूमण्डलीय ऊष्मीकरण का अर्थ धरती के वायुमण्डल और महासागर के औसत तापमान में २०वीं शताब्‍दी से हो रही वृद्धि और उसकी अनुमानित निरन्तरता है। पृथ्‍वी के वायुमण्डल के औसत तापमान में 2005 तक 100 वर्षों के दौरान 0.74 ± 0.18 °C (1.33 ± 0.32 °F) की वृद्धि हुई है। जलवायु परिवर्तन पर बैठे अन्तर-सरकार पैनल ने निष्कर्ष निकाला है कि " 20वीं शताब्दी के मध्य से संसार के औसत तापमान में जो वृद्धि हुई है उसका मुख्य कारण मनुष्य द्वारा निर्मित ग्रीनहाउस गैसें हैं। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, धरती के वातावरण के तापमान में लगातार हो रही विश्वव्यापी बढ़ोतरी को 'भूमण्डलीय ऊष्मीकरण' कहा जा रहा है। हमारी धरती सूर्य की किरणों से ऊष्मा प्राप्त करती है। ये किरणें वायुमण्डल से गुजरती हुईं धरती की सतह से टकराती हैं और फिर वहीं से परिवर्तित होकर पुन: लौट जाती हैं। धरती का वायुमण्डल कई गैसों से मिलकर बना है जिनमें कुछ ग्रीनहाउस गैसें भी शामिल हैं। इनमें से अधिकांश धरती के ऊपर एक प्रकार से एक प्राकृतिक आवरण बना लेती हैं जो लौटती किरणों के एक हिस्से को रोक लेता है और इस प्रकार धरती के वातावरण को गर्म बनाए रखता है। वैज्ञानिकों का मानना है कि ग्रीनहाउस गैसों में बढ़ोतरी होने पर यह आवरण और भी सघन या मोटा होता जाता है। ऐसे में यह आवरण सूर्य की अधिक किरणों को रोकने लगता है और फिर यहीं से शुरू हो जाते हैं ग्लोबल वार्मिंग के दुष्प्रभाव। आईपीसीसी द्वारा दिये गये जलवायु परिवर्तन के मॉडल इंगित करते हैं कि धरातल का औसत ग्लोबल तापमान २१वीं शताब्दी के दौरान और अधिक बढ़ सकता है। सारे संसार के तापमान में होने वाली इस वृद्धि से समुद्र के स्तर में वृद्धि, चरम मौसम (extreme weather) में वृद्धि तथा वर्षा की मात्रा और रचना में महत्त्वपूर्ण बदलाव आ सकता है। ग्लोबल वार्मिंग के अन्य प्रभावों में कृषि उपज में परिवर्तन, व्यापार मार्गों में संशोधन, ग्लेशियर का पीछे हटना, प्रजातियों के विलुप्त होने का खतरा आदि शामिल हैं। "भूमण्डलीय ऊष्मीकरण" से आशय हाल ही के दशकों में हुई ऊष्मीकरण और इसके निरन्तर बने रहने के अनुमान और इसके अप्रत्‍यक्ष रूप से मानव पर पड़ने वाले प्रभाव से है। जलवायु परिवर्तन पर संयुक्त राष्ट्र समझौते की रूपरेखा में "मानव द्वारा किए गए परिवर्तनों के लिए "जलवायु परिवर्तन और अन्‍य परिवर्तनो के लिए "जलवायु परिवर्तनशीलता" शब्‍द का इस्तेमाल किया है। यह शब्द " जलवायु परिवर्तन " मानता है कि बढ़ते तापमान ही एकमात्र प्रभाव नहीं हैं यह शब्द " एन्थ्‍रोपोजेनिक ग्लोबल वॉर्मिंग " कई बार प्रयोग उस समय प्रयोग किया जाता है जब मानव प्रेरित परिवर्तन पर ध्यान केंद्रित होता है। पृथ्वी की जलवायु बाहरी दबाव के (orbital forcing) चलते परिवर्तित होती रहती है जिसमें सूर्य के चारों ओर इसके अपनी कक्षा में होने वाले परिवर्तन भी शामिल हैं। कक्षा पर पड़ने वाले दबाव सौर चमक (solar luminosity), ज्वालामुखी उदगार, तथा वायुमंडलीय ग्रीनहाउस गैसों के अभिकेंद्रण (greenhouse gas) को भी परिवर्तित करता है। वैज्ञानिक आम सहमति (scientific consensus) होने के बाद भी हाल ही में हुई गर्मी में वृद्धि के विस्तृत कारण (causes of the recent warming) शोध का विषय होते हैं बाध्‍यता का कोई भी प्रभाव तात्कालिक नहीं है। धरती के महासागरों का ताप जड़त्व (thermal inertia) और कई अप्रत्यक्ष प्रभावों की धीमी प्रतिक्रिया का मतलब है धरती का वर्तमान तापमान उसपर डाले गए दबाव के साथ संतुलन में नहीं है जलवायु वचनबद्धता (Climate commitment) के अध्‍ययनों से प्रदर्शित्‍ होता है कि यदि ग्रीनहाउस गैसों को 2000 स्‍तर पर स्थिर कर दिया जाए तो इससे आगे भी कुछ सीमा तक गर्मी दिखाई देगी ग्रीनहाउस प्रभाव की खोज 1824 में जोसेफ फोरियर द्वारा की गई थी तथा 1896 में पहली बार स्वेन्‍टी आरहेनेस (Svante Arrhenius) द्वारा इसकी मात्रात्मक जांच की गई थी। यह प्रक्रिया द्वारा जो अवशोषण (absorption) और उत्सर्जन के अवरक्त विकिरण द्वारा वातावरण में गर्म गैसें वातावरण में एक और ग्रह की सतह कम है। ग्रीनहाउस प्रभाव के रूप में अस्तित्व इस प्रकार विवादित नहीं है। स्वाभाविक रूप से ग्रीन हाउस गैसों के पास होने का मतलब है एक गर्मी के प्रभाव के बारे में 33 डिग्री सेल्सियस (59 °F), जो पृथ्वी पर रहने योग्य  नहीं होंगे। .पृथ्वी पर महत्वपूर्ण ग्रीन्हौसे गैसें हैं, जल-वाष्प (water vapor), जो कि 36–७० प्रतिशत तक greenhouse प्रभाव पैदा करता है (बादल इसमे शामिल नही हैं (not including clouds)) ; carbon dioxide (CO2) जो ९-२६ प्रतिशत तक greenhouse प्रभाव पैदा करता है; methane (methane) (CH4) ४-९ प्रतिशत तक और ozone, जो ३-७ प्रतिशत तक प्रभाव पैदा करती है I मुद्दा यह है कि मानवीय गतिविधियों से जब कुछ ग्रीनहाउस गैसों की वायुमंडलीय सांद्रता बढ़ती है तब ग्रीनहाउस प्रभाव की शक्ति कैसे परिवर्तित होती है। औद्योगिक क्रांति के बाद से मानवी गतिविधि में वृद्धि हुई है जिसके कारण ग्रीन हाउस गैसों कि मात्रा में बहुत जियादा वृद्धि हुई है, इसके कारण विकरणशील बाध्य (radiative forcing) CO से2, मीथेन (methane), tropospheric ओजोन, सीएफसी (CFC) और s nitrous भी बहुत बढ़ गए हैं (nitrous oxide)Iअगर अणु (Molecule) कि दृष्टि से देखें तो मीथेन ग्रीनहाउस गैसcarbon dioxide की तुलना में अधिक प्रभावी है, पर उसकी सांद्रता इतनी कम है कि उसका विकरणशील ज़ोर (radiative forcing) कार्बन डाइऑक्‍साइड कि तुलना में केवल एक चौथाई है प्राक़तिक रूप से उत्पन्न होने वाली कुछ दूसरी गैसे ग्रीनहाउस प्रभाव में योगदान देती हैं। इन्‍में से एक नाइट्रस ऑक्साइड (nitrous oxide) (N2O) कृषि जैसी मानवीय गतिविधियों के कारण अपना विकास कर रही है!CO2 और CH4 की वातावरण सांद्रता (atmospheric concentrations) 1700 वीं सदी के मध्‍य में औद्योगिक क्रांति की शुरुआत के बाद से क्रमशः 31% और 149% बढ़ गई है। पिछले 650,000 वर्षों के दौरान किसी भी समय से इन स्तरों को काफी अधिक माना जा रहा है। यह वह अवधि है जिसके लिए विश्वसनीय आंकड़े आइस कोर् (ice core)s. से निकाले गए हैं। कम प्रत्यक्ष भूवैज्ञानिक प्रमाण से यह माना जाता है कि CO2 की इतनी ज्यादा मात्रा पिछली बार २० करोड़ वर्ष पहले हुई थी। जीवाश्‍म ईंधन (Fossil fuel) के जलने से पिछले 20 वर्षों में मानवीय गतिविधियों से CO2 में हुई बढोतरी में कम से कम एक तिहाई वृद्धि है। शेष कार्य भूमि के उपयोग में परिवर्तन के कारण से होता है विशेषकर वनों की कटाई से ऐसा होता है। (deforestation) CO2 की वर्तमान वासयुमंडलीय सांद्रता आयतन की दृष्टि से लगभग 415 प्रति दस लाख ( की दृष्टि से लगभग 415 प्रति दस लाख ( (ppm) पीपीएम) है। भविष्य में CO2 का स्तर ज्यादा होने कि आशंका है क्यूंकि जीवाश्म ईंधन और भूमि के उपयोग में काफ़ी परिवर्तन आ रहे हैं वृद्धि क दर अनिश्चित आर्थिक, सामाजिक (sociological), तकनीकी और प्राकृतिक घटनाओं पर निर्भर करेगी पर शायद आखिरकार जीवाश्म ईंधन की उपलब्धता ही निर्णायक साबित हो आईपीसीसी की उत्सर्जन परिदृश्‍यों पर विशेष रिपोर्ट (Special Report on Emissions Scenarios) भविष्य के कई CO2 परिदृश्‍यो के बारे में बताती है जो २१०० के आख़िर तक ५४१ से लेकर ९७० पीपीएम तक हो सकते हैं। इस स्तर तक पहुंचने के लिए तथा 2100 के बाद भी उत्सर्जन जारी रखने के लिए जीवाश्म ईंधन के पर्याप्त भंडार हैं, यदि कोयला (coal), बालू रेत (tar sands) या मीथेन क्लेथ्‍रेट (methane clathrate) का व्यापक प्रयोग किया जाता है। जलवायु पर बाध्‍क घटकों के प्रभाव विभिन्न प्रक्रियाओं द्वारा जटिल हो जाते हैं। सर्वाधिक स्पष्ट प्रत्युत्तरों में से एक का संबंध जल के वाष्पीकरण से है। कार्बन डाई ऑक्साइड जैसी दीर्घकालीन ग्रीनहाउस प्रभाव वाली गैसों के मिलने से पैदा होने वाली गर्मी वायुमंडल में जल के अधिक मात्रा में वाष्‍पीकरण का कारण बनता है। क्यूंकि जल-वाष्प ख़ुद एक ग्रीनहाउस गैस है, इसलिए इससे वातावरण और भी ज्यादा गर्म हो जाता है और इससे और भी ज्यादा पानी वाष्प में बदलता है ( सकारात्मक प्रतिक्रिया (positive feedback)) और यह प्रतिक्रिया चलती रहती है जबतक कि प्रतिक्रिया चक्र पर रोक न लग जाए.अकेले कार्बन डाई आक्साइड से होने वाले इसका प्रभाव बहुत विशाल होगा। यद्यपि प्रत्युत्तर की यह प्रक्रिया वायु की नमी के कणों में बढोतरी करती है, तब भी सापेक्ष आर्द्रता (relative humidity) या तो स्थिर रहती है या थोड़ी सी घट जाती है क्योंकि वायु गर्म हो जाती है। प्रत्युत्तर का यह प्रभाव केवल धीरे धीरे ही उल्टा हो सकता है क्योंकि कार्बन डाई आक्साइड में दीर्घकालीन वायुमंडलीय जीवनावधि (atmospheric lifetime) होती है। बादलों से प्रभावित होने वाले प्रत्युत्तर एक निरंतर चलने वाली प्रक्रिया है। नीचे से देखा है, बादल को वापस उत्सर्जन अवरक्त विकिरण की सतह और एक इतनी गर्मी प्रभाव डालती है, ऊपर से देखा है, बादल और सूर्य के प्रकाश उत्सर्जन अवरक्त विकिरण प्रतिबिंबित करने के लिए जगह है और इसलिए एक शीतलन प्रभाव डालती है। शुद्ध प्रभाव क्या गर्म अथवा ठंडा है यह बादल की किस्म (type) और उंचाई जैसे विवरणों पर निर्भर करता है। जलवायु के प्रतिमानों पर इन विवरणों को प्रदर्शित करना कठिन होता है क्योंकि जलवायु प्रतिमानों के संगणक खानों पर रिक्त स्थानों के बिंदुओं के बीच की तुलना में बादल बहुत छोटे होते हैं। जैसे जैसे वायुमंडल गर्म होता जाता है वैसे वैसे परामर्शी प्रत्युत्तर की प्रक्रिया चूक दर (lapse rate) में परिवर्तन से संबंधित होती है।क्षोभमंडल (troposphere) उंचाई में बढोतरी होने के साथ-साथ वायुमंडल का तापमान घटता जाता है। अवरक्त विकिरण का उत्सर्जन तापमान की चौथी शक्ति पर निर्भर करता है, वातावरण की उपरी तह से ज्यादा लम्बी विकिरण (longwave radiation) उत्सर्जित होती है और निचली तह से यह कम होती है। ज्यादातर विकिरण जो उपरी वातावरण से उत्सर्जित होती है खला में चली जाती है, जबकि निचले वातावरण से उत्सर्जित होने वाली विकिरण दोबारा वतावारव द्वारा सोख ली जाती है। इस प्रकार, ग्रीन हाउस प्रभाव वातावरण में तापमान के ऊंचाई के साथ कम होने की रफ़्तार पे निर्भर करता है, अगर तापमान की दर कम है तो ग्रीन हाउस असर ज्यादा होगा और अगर तापमान गिरने की दर कम है तो ग्रीन हाउस असर कम होगा। सिद्धांत और मॉडल दोनों यह संकेत करते हैं कि वार्मिंग से ऊंचाई के साथ तापमान का गिरना कम हो जाएगा, जिससे एक नकारात्मक lapse rate feedback पैदा हो जाएगा और इससे ग्रीन हाउस असर कमज़ोर होगा। ऊंचाई के साथ तापमान परिवर्तन की दर का मापन छोटी-छोटी त्रुटियों के प्रति बहुत सवेंदेंशील होता है, इससे यह पता करना बहुत मुश्किल हो जाता है कि मॉडल हकीकत से मेल खाता है के नहीं . एक और महत्वपूर्ण प्रक्रिया है आइस'अल्बेडो प्रत्युत्तर जब वैश्विक तापमान में वृद्धि होती है, तब ध्रुवों के पास बर्फ तेज दर से पिघलने लगती है। जैसे जैसे बर्फ पिघलती है वैसे वैसे भूमि अथवा खुला जल उसका स्‍थ्‍स्थान ले लेता है। भूमि और जल दोनों ही बर्फ की तुलना में कम परावर्तक होते हैं और इसीलिए सौर विकिरण को अधिक मात्रा में सोख लेते हैं। इससे अधिक गर्मी हो जाती है जिसके कारण और अधिक बर्फ पिघलने लगती है तथा यह चक्र चलता रहता है। सकरामातक पुननिर्वेशन (Positive feedback) जो की CO2 और CH4 के उत्सर्जन के कारण होता है एक अन्य कारण है जो वार्मिंग को बढाता है। यह गैसें जमते हुए पेर्मफ्रोस्त (permafrost) जैसे जैसे समुद्र गर्म होता जाता है वैसे वैसे कार्बन को अलग करने की क्षमता घटती जाती है। ऐसा इसलिए है क्यूंकि mesopelagic क्षेत्र (mesopelagic zone) (लगभग 200 से 1000 मीटर की गहराई तक) में पोषकों का गिरता हुआ स्तर डायटम (diatom) के विकास में भादक होता है और छोटे phytoplankton (phytoplankton) के हक़ में होता है जो की कार्बन के biological pump (biological pump) स हैं सूर्य की गतिविधि का एक असर यह भी होगा की इससे स्ट्रैटोस्फियर (stratosphere) गर्म हो जायेगी, जबकी ग्रीन हाउस गैस सिद्धांत (greenhouse gas theory) वहां पर शीतलन की भविष्यवाणी करता है। यह रुझान देखा गया है 1960 के बाद से लेकर स्ट्रैटोस्फियर ठंडा ही हुआ है।स्त्रतोस्फेरिक ओजोन की कटौती (Reduction of stratospheric ozone) के कारण शीतलता भी पैदा होती है, पर ओजोन रिक्तीकरण 1970 के दशक के अंत तक नहीं हुआ। सौर विभिन्नता और ज्वालामुखी गतिविधि० के कारण औद्योगिक युग से लेकर १९५० तक गर्मी नहीं बढ़ी बल्कि शीतलन ही हुआ है। 2006 में पीटर फौकल और संयुक्त राज्य अमेरिका, जर्मनी और स्विट्ज़रलैंड के अन्य शोधकर्ताओं ने पाया की सूर्य की चमक में पिछले १००० सालों से कोई (net increase) परिवर्तन नहीं आया है।सौर चक्र (Solar cycle) के कारण पिछले ३० सालों में केवल ०.०७ प्रतिशत की ही वृद्धि हुई है। ग्लोबल वार्मिंग के लिए यह बहुत छोटा तथा महत्वपूर्ण योगदान देने वाला प्रभाव है माइक लोक्क्वूद और क्लाउस फ्रोहलीच के एक शोध ने पाया की १९८५ से लेकर अब तक ग्लोबल वार्मिंग और सौर विकिरण में कोई सम्बन्ध नहीं है, चाहे वह सौर उर्जा की बात हो या ब्रह्मांडीय किरणों (cosmic ray) की। वाद्य तापमान रिकार्ड (instrumental temperature record) के अनुसार पृथ्वी का तापमान, चाहे वो ज़मीन पर हो या समुद्र में, १८६०-१९०० के मुकाबले बढ़ा है यह तापमान में वृद्धि शहरी गर्मी द्वीप (urban heat island) प्रभाव से प्रभावित नहीं होता १०७९ से, ज़मीन का तापमान समुद्र के तापमान के मुकाबले लगभग दुगना बड़ा है (0.25 °C प्रति दशक बनिस्पत 0.13 °क प्रति दशक) निचले त्रोपोस्फेरे (troposphere) में तापमान 0