நினைவாற்றல் கொண்ட ஒரு பனித்தட்டு

அண்டார்டிகாவைச் சுற்றி, பனிப்படலம் (ice sheet) கடற்கரையில் நின்றுவிடுவதில்லை. அது கடலின் மேல் மிதக்கும் தளங்களாக வெளியே பாய்கிறது: இவையே பனித்தட்டுகள் (ice shelves); கடல் அவற்றை அடியிலிருந்து அரித்துத் தின்கிறது. ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, மெலிந்த பனித்தட்டுகள், அவற்றுக்குப் பின்னால் நிலத்தில் அமர்ந்திருக்கும் பனியைக் கடலுக்குள் வேகமாக நழுவ விடக்கூடும்; இது கடல் மட்ட உயர்வைக் கூட்டுகிறது.

ஒரு பனித்தட்டுக்கு அடியில் உள்ள இடத்தை, அதாவது அதன் குழியை (cavity), எது நிரப்புகிறது என்பதுதான் எல்லா வேறுபாட்டையும் உண்டாக்குகிறது. சில குழிகளில் சுமார் −2 °C அளவிலான குளிர்ந்த நீர் உள்ளது (உப்பு நீர் 0 °C-க்குக் கீழேதான் உறைகிறது); அது கடல் மேற்பரப்பில், உறைநிலையில் உருவாகிறது: அவற்றின் பனி மெதுவாக உருகுகிறது. மற்ற குழிகளுக்குள், திறந்த கடலிலிருந்து பாய்ந்து வரும் சுமார் 1 °C அளவிலான வெதுவெதுப்பான ஆழ்கடல் நீர் ஊடுருவுகிறது: அங்கே உருகல் வேகமானது. ஒரு குழி குளிரிலிருந்து வெப்பத்துக்கு மாறி, மீண்டும் திரும்ப முடியுமா என்பது விவாதத்துக்குரியது: சில ஆய்வுகள் அத்தகைய மாற்றங்கள் நிரந்தரமானவை என்றும், மற்றவை மீளக்கூடியவை என்றும் கண்டன.

பனி முகப்பில் ஓர் உப்புத் தொழிற்சாலை

குளிர்ந்த நீர் கரையோரப் பாலினியாக்களிலிருந்து (coastal polynyas) வருகிறது: ஒரு பனித்தட்டுக்குச் சற்று முன்னே, கடல் பனி இல்லாத திறந்த கடல் பரப்புகள் அவை. காற்றுகள் கடல் பனியைக் கரையிலிருந்து விலக்கித் தள்ளுகின்றன; வெளிப்பட்ட நீர் உறைய வைக்கும் காற்றுக்குத் தன் வெப்பத்தை இழக்கிறது; புதிய கடல் பனி வேறு எங்கும் இல்லாத அளவுக்கு அங்கே வேகமாக உருவாகிறது. உறையும் கடல்நீர் தன் உப்பைப் பின்னே விட்டுச் செல்கிறது. மேற்பரப்பு நீர் கனமாகிறது; இது போதுமான அளவு தீவிரமாக இருந்தால், அது அமிழ்ந்து கடலடி வரை நீரைக் கலக்குகிறது: இந்த ஆழ் வெப்பச்சலனம் (deep convection) குளிர்ந்த நீரைக் குழிக்குள் அனுப்புகிறது.

250 கிலோமீட்டர் கால்வாயில் ஒரு மாதிரிப் பனித்தட்டு

லியோனிலும் (Lyon) கான்பெராவிலும் (Canberra) பணியாற்றும் Louis Saddier-உம் சகாக்களும் எந்த உண்மையான பனித்தட்டையும் மாதிரியாக்கவில்லை. NEMO கடல் நிரலைக் கொண்டு, அவர்கள் ஒரு கருத்தியல் (idealised) பனித்தட்டை உருவாக்கினர்: 250 கி.மீ. நீளமும் 50 கி.மீ. அகலமும் கொண்ட ஒரு கால்வாய், 600 மீ. ஆழத்தில் ஒரு தட்டையான கடலடி, நேரான, சாய்ந்த அடிப்பகுதி கொண்ட ஒரு 100 கி.மீ. பனித்தட்டு, மறுமுனையில் நிலையான வெப்பநிலையிலும் உவர்ப்பிலும் வைக்கப்பட்ட ஒரு திறந்த கடல். பனிக்குச் சற்று முன்னே, கடல் மேற்பரப்பு உப்பைப் பெறுகிறது; இது ஒரு பாலினியாவைப் பாவனை செய்கிறது. அந்த உப்புப் பாய்வுதான் (salt flux) முதன்மையான கட்டுப்பாட்டுக் குமிழ்.

எளிமை நேரத்தை மிச்சப்படுத்துகிறது. வெதுவெதுப்பான ஒரு குழியிலிருந்து தொடங்கி, குழு உப்புப் பாய்வை ஒவ்வொரு 10 ஆண்டுக்கும் ஒருமுறை, ஒரு சதுர மீட்டருக்கு ஒரு வினாடிக்கு 0.005 கிராம் அளவு உயர்த்தியது — ஆசிரியர்களின் மாற்றுக் கணக்கின்படி, ஆண்டுக்கு ஏறக்குறைய 5 மீட்டர் புதிய கடல் பனி விட்டுச் செல்லும் உப்பு இது — பூஜ்ஜியத்திலிருந்து 0.075 வரை. குளிர்ந்த ஒரு குழியிலிருந்து தொடங்கி, அதே வழியில் அதைக் குறைத்தனர். ஒவ்வொரு பாதையும் 16 படிகளையும் 160 உருவகப்படுத்தப்பட்ட ஆண்டுகளையும் உள்ளடக்குகிறது. மேல் மதிப்பு வேண்டுமென்றே மிகைப்படுத்தப்பட்டது: ஆசிரியர்கள் குறிப்பிடும் மிகத் தீவிரமான பாலினியாவான கேப் டார்ன்லி (Cape Darnley), சுமார் 0.03-ஐ எட்டுகிறது (ஆண்டுக்கு ஏறக்குறைய 30 மீட்டர் கடல் பனி).

ஒரே பாலினியா, சாத்தியமான இரண்டு கடல்கள்

கரைக்கு அப்பாலுள்ள ஆழ்கடல் நீர் 0 °C அல்லது அதைவிடக் குளிராக இருக்கும்போது, உருகல் சீராக மாறுகிறது; ஏறும் வழியும் இறங்கும் வழியும் ஒத்துப்போகின்றன. 1 °C அல்லது 2 °C-இல், குழி சில ஆண்டுகளுக்குள் திடீரென மாறுகிறது; இரண்டு பாதைகளும் இனி ஒத்துப்போவதில்லை:

• 1 °C-இல், உப்புப் பாய்வு சுமார் 0.04-ஐ எட்டியதும் வெதுவெதுப்பான குழி குளிர்ந்ததாகிறது. பாய்வு சுமார் 0.02-க்கு, அதாவது பாதி அளவுக்குக் குறையும்போதுதான், குளிர்ந்த குழி மீண்டும் வெதுவெதுப்பாகிறது.
• 2 °C-இல், குளிருக்கான மாற்றம் சுமார் 0.06 வரை காத்திருக்கிறது; திரும்பும் வழியோ இன்னும் 0.02 அருகிலேயே நிகழ்கிறது. சாளரம் — இரண்டில் எந்த நிலையும் நீடிக்கக்கூடிய உப்புப் பாய்வின் வரம்பு — அகலமாகிறது.
• இடைப்பட்ட பகுதியில், ஒரே பாலினியா இரண்டில் எந்த நிலையையும் தக்கவைக்க முடியும்; வெதுவெதுப்பான நிலையில் சராசரி உருகல் வீதம் பல மடங்கு அதிகம். இயற்பியலாளர்கள் இதை இருநிலைத்தன்மை (bistability) என்கின்றனர்; திரும்பும் வழி செல்லும் வழியிலிருந்து வேறுபடுவது ஹிஸ்டெரிசிஸ் (hysteresis) எனப்படுகிறது.

கதவைப் பூட்டும் உருகுநீர்

கடல் ஏன் நினைவில் வைத்துக்கொள்கிறது? தன் சொந்த உருகுநீரின் மூலம். வெதுவெதுப்பான குழி நிறையப் பனியை உருக்குகிறது. லேசான, நன்னீரான உருகுநீர் மேற்பரப்புக்கு அருகே பரவி, பாலினியா நீர் அமிழ்வதைத் தடுக்கிறது; எனவே உப்பு அதிகரித்தாலும் குழி வெதுவெதுப்பாகவே இருக்கிறது. குளிர்ந்த குழி கொஞ்சமாகவே உருக்குகிறது, வெப்பச்சலனம் எளிதில் நிகழ்கிறது; உப்பு குறைந்தாலும் அது குளிர்ந்தே இருக்கிறது.

இந்தப் பின்னூட்டத்துக்கு (feedback) ஒரு பொறி தேவை. மாதிரியில், ஒரு சுழலோட்டம் (gyre) — மெதுவாகச் சுழலும் ஒரு நீரோட்டம் — உருகுநீரைப் பனிக்கு முன்னே பிடித்து வைக்கிறது. கால்வாயின் பக்கச் சுவர்களை உராய்வற்றவையாக ஆக்கினால், அந்தச் சுழலோட்டம் ஒரே பெரிய சுழலோட்டத்துக்கு இடம் கொடுக்கிறது; அது உருகுநீரைத் திறந்த கடலுக்கு எடுத்துச் செல்கிறது: மாற்றம் படிப்படியானதாகவும் முழுமையாக மீளக்கூடியதாகவும் ஆகிறது. அதிக வலுவாக அடுக்குகளாகப் பிரிந்த, கரைக்கு அப்பாலுள்ள கடலும் சாளரத்தை அது மறையும் வரை சுருக்குகிறது. கிடைமட்டப் பாகுநிலையை (viscosity) — மாதிரியாளர்கள் சில கட்டுப்பாடுகளுடன் மட்டுமே நிர்ணயிக்கும் ஓர் உள் உராய்வு — ஐந்து மடங்கு உயர்த்துவதோ குறைப்பதோகூடச் சாளரத்தைக் குறுக்குகிறது. ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, முந்தைய ஆய்வுகள் ஏன் முரண்பட்டன என்பதை இது விளக்கக்கூடும்.

உருகலை அல்ல, வெப்பச்சரிவு அடுக்கைக் கவனியுங்கள்

மாற்றத்துக்கு ஒரு தெளிவான அடையாளம் உண்டு: வெப்பச்சரிவு அடுக்கு (thermocline), அதாவது மேலே உள்ள கலக்கப்பட்ட குளிர் அடுக்குக்கும் கீழே உள்ள வெதுவெதுப்பான அடுக்குக்கும் இடையிலான எல்லை. கலக்கப்பட்ட அடுக்கு கடலடியை எட்டும் அதே தருணத்தில் குழி குளிர்ந்ததாகிறது; வெப்பச்சரிவு அடுக்கு கடலடியிலிருந்து மேலெழும்போது மீண்டும் வெதுவெதுப்பாகிறது. குளிருக்கான மாற்றத்துக்கு முன், வெப்பச்சரிவு அடுக்கின் ஆழம் மேலும் மேலும் ஊசலாடுகிறது; வெப்பத்துக்குத் திரும்பும் மாற்றத்துக்கு முன், வெதுவெதுப்பான ஆழ்கடல் நீர் மேலும் மேலும் அடிக்கடி உள்ளே நழுவுகிறது. உருகல் வீதமோ பயனுள்ள எந்த எச்சரிக்கையையும் தரவில்லை.

உருகல் இரண்டு விதிகளைக்கூடப் பின்பற்றுகிறது: வெதுவெதுப்பான நிலையில், கரைக்கு அப்பாலுள்ள நீர் உள்ளூர் உறைநிலையை (−2.33 °C) விட எவ்வளவு வெப்பமாக உள்ளதோ, அந்த மிகுதியின் ஏறக்குறைய வர்க்கம்; குளிர்ந்த நிலையில், எளிய நேர்விகிதம். கரைக்கு அப்பாலுள்ள நிலைமைகளிலிருந்து உருகலை மதிப்பிடப் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் வர்க்க விதிச் சூத்திரங்கள் எப்போதும் பொருந்தாமல் போகலாம்.

காற்றும் இல்லை, உண்மையான கடலடியும் இல்லை

இந்தக் கால்வாய் கடலடிப் பள்ளங்களையும், காற்றுகளையும், கடல் பனியுடனான பிணைப்பையும், கண்டத் திட்டின் விளிம்பையும், அண்டைப் பனித்தட்டுகளிலிருந்து வரும் உருகுநீரையும் விட்டுவிடுகிறது. பைன் தீவு (Pine Island), அமெரி (Amery), ஃபில்க்னர் (Filchner) போன்ற உண்மையான பனித்தட்டுகளின் முகப்புகளுக்கு அருகே சுழலோட்டங்கள் உள்ளன என்றும், இது அவற்றை மீளமுடியாத மாற்றங்களுக்கு அதிகம் ஆளாகக்கூடியவையாக ஆக்கலாம் என்றும் ஆசிரியர்கள் குறிப்பிடுகின்றனர். மாதிரியில், ஒரு முழுமையான மாற்றத்துக்குப் பத்தாண்டுப் படிகள் போதுமானவையாக இருந்தன; ஓர் உண்மையான குழிக்கு எவ்வளவு காலம் ஆகும் என்பதை ஆய்வு திறந்த கேள்வியாகவே விட்டுவிடுகிறது.