ایک برفانی تختہ جس کی یادداشت ہے

انٹارکٹکا کے گرد برفانی چادر ساحل پر ختم نہیں ہوتی۔ یہ تیرتے ہوئے چبوتروں کی صورت میں سمندر کے اوپر بہہ نکلتی ہے، یعنی برفانی تختے (ice shelves)، جنہیں سمندر نیچے سے کھاتا رہتا ہے۔ مصنفین کے مطابق پتلے برفانی تختے اپنے پیچھے زمین پر ٹکی برف کو سمندر میں تیزی سے سرکنے دے سکتے ہیں، جس سے سطحِ سمندر میں اضافہ بڑھتا ہے۔

برفانی تختے کے نیچے کی جگہ، یعنی اس کے خلا (cavity)، کو کیا بھرتا ہے، اسی سے سارا فرق پڑتا ہے۔ کچھ خلاؤں میں تقریباً −2 °C کا ٹھنڈا پانی (نمکین پانی 0 °C سے نیچے جمتا ہے) ہوتا ہے، جو سمندر کی سطح پر نقطۂ انجماد پر بنتا ہے: ان کی برف آہستہ پگھلتی ہے۔ دوسروں میں کھلے سمندر سے بہہ کر آنے والا تقریباً 1 °C کا گرم گہرا پانی گھس آتا ہے: وہاں پگھلاؤ تیز ہوتا ہے۔ کیا کوئی خلا ٹھنڈے سے گرم میں، اور واپس، پلٹ سکتا ہے، اس پر بحث جاری ہے: کچھ مطالعات نے ایسی تبدیلیوں کو مستقل پایا، دوسروں نے قابلِ واپسی۔

برف کے اگلے کنارے پر نمک کا کارخانہ

ٹھنڈا پانی ساحلی پولینیا (coastal polynyas) سے آتا ہے: سمندری برف سے پاک کھلے سمندر کے پھیلاؤ، جو برفانی تختے کے بالکل سامنے ہوتے ہیں۔ ہوائیں سمندری برف کو ساحل سے دور دھکیل دیتی ہیں، کھلا پانی منجمد کرنے والی ہوا کو حرارت کھو دیتا ہے، اور وہاں نئی سمندری برف کسی بھی اور جگہ سے زیادہ تیزی سے بنتی ہے۔ جمتا ہوا سمندری پانی اپنا نمک پیچھے چھوڑ جاتا ہے۔ سطحی پانی بھاری ہوتا جاتا ہے اور، اگر یہ عمل کافی شدید ہو، تو ڈوب جاتا ہے اور پانی کو سمندر کی تہہ تک ہلا دیتا ہے: یہ گہرا حملِ حرارت (deep convection) ٹھنڈا پانی خلا میں بھیجتا ہے۔

250 کلومیٹر کی ایک نہر میں ایک ماڈل برفانی تختہ

لیون اور کینبرا میں لوئی سادیئے (Louis Saddier) اور ان کے ساتھیوں نے کسی حقیقی برفانی تختے کا ماڈل نہیں بنایا۔ NEMO سمندری کوڈ کے ساتھ انہوں نے ایک مثالی (idealised) تختہ بنایا: 250 کلومیٹر لمبی اور 50 کلومیٹر چوڑی ایک نہر، 600 میٹر گہری ہموار تہہ، سیدھی ڈھلوان والی بنیاد کا ایک 100 کلومیٹر کا برفانی تختہ اور، دوسرے سرے پر، ایک کھلا سمندر جس کا درجۂ حرارت اور نمکینی مقرر رکھے گئے۔ برف کے عین سامنے سمندر کی سطح کو نمک ملتا ہے، جو ایک پولینیا کی نقل ہے۔ یہ نمک کا بہاؤ (salt flux) مرکزی قابلِ تبدیل پیمانہ ہے۔

سادگی وقت بچاتی ہے۔ ایک گرم خلا سے آغاز کر کے ٹیم نے نمک کے بہاؤ کو ہر 10 سال بعد 0.005 گرام فی مربع میٹر فی سیکنڈ — مصنفین کی تبدیلی کے مطابق، سالانہ تقریباً 5 میٹر نئی سمندری برف کا چھوڑا ہوا نمک — بڑھایا، صفر سے 0.075 تک۔ ایک ٹھنڈے خلا سے آغاز کر کے انہوں نے اسی طرح اسے گھٹایا۔ ہر راستہ 16 قدموں اور 160 نقلی برسوں پر محیط ہے۔ سب سے اوپر والی قدر جان بوجھ کر انتہائی رکھی گئی ہے: مصنفین جس سب سے سرگرم پولینیا کا حوالہ دیتے ہیں، کیپ ڈارنلی (Cape Darnley)، وہ تقریباً 0.03 (سالانہ کوئی 30 میٹر سمندری برف) تک پہنچتا ہے۔

ایک ہی پولینیا، دو ممکنہ سمندر

جب کھلے سمندر کا گہرا پانی 0 °C یا اس سے ٹھنڈا ہو تو پگھلاؤ ہموار طریقے سے بدلتا ہے اور اوپر جانے کا راستہ نیچے آنے کے راستے سے مطابقت رکھتا ہے۔ 1 °C یا 2 °C پر خلا اچانک، چند برسوں میں، پلٹ جاتا ہے، اور دونوں راستے اب ایک دوسرے سے مطابقت نہیں رکھتے:

• 1 °C پر ایک گرم خلا اس وقت ٹھنڈا ہو جاتا ہے جب نمک کا بہاؤ تقریباً 0.04 تک پہنچے۔ ایک ٹھنڈا خلا دوبارہ گرم صرف اس وقت ہوتا ہے جب بہاؤ گر کر تقریباً 0.02 رہ جائے، یعنی نصف۔
• 2 °C پر ٹھنڈے کی طرف تبدیلی تقریباً 0.06 تک رکی رہتی ہے، جبکہ واپسی اب بھی 0.02 کے قریب ہوتی ہے۔ کھڑکی، یعنی نمک کے بہاؤ کی وہ حد جس میں دونوں میں سے کوئی بھی حالت قائم رہ سکتی ہے، چوڑی ہو جاتی ہے۔
• درمیان میں ایک ہی پولینیا دونوں میں سے کوئی بھی حالت برقرار رکھ سکتا ہے، اور گرم حالت میں اوسط پگھلاؤ کی شرح کئی گنا زیادہ ہوتی ہے۔ ماہرینِ طبیعیات اسے دو استحکامی (bistability) کہتے ہیں؛ یہ حقیقت کہ واپسی کا راستہ جانے کے راستے سے مختلف ہے، ہسٹیریسس (hysteresis) کہلاتی ہے۔

پگھلا ہوا پانی جو دروازہ بند کر دیتا ہے

سمندر کو یاد کیوں رہتا ہے؟ اپنے ہی پگھلے ہوئے پانی کے ذریعے۔ ایک گرم خلا بہت زیادہ برف پگھلاتا ہے۔ ہلکا، میٹھا پگھلا ہوا پانی سطح کے قریب پھیل جاتا ہے اور پولینیا کے پانی کو ڈوبنے سے روکتا ہے، اس لیے نمک بڑھنے کے باوجود خلا گرم رہتا ہے۔ ایک ٹھنڈا خلا کم پگھلاتا ہے، حملِ حرارت آسانی سے ہوتا ہے، اور نمک گھٹنے کے باوجود وہ ٹھنڈا رہتا ہے۔

اس بازگشتی عمل (feedback) کو ایک پھندے کی ضرورت ہے۔ ماڈل میں ایک گردابی دھارا (gyre)، یعنی آہستہ آہستہ گھومتا ہوا ایک دھارا، پگھلے ہوئے پانی کو برف کے سامنے روکے رکھتا ہے۔ نہر کی پہلو کی دیواروں کو رگڑ سے پاک کر دیجیے تو یہ گردابی دھارا ایک واحد بڑے دھارے کو جگہ دے دیتا ہے جو پگھلے ہوئے پانی کو کھلے سمندر کی طرف لے جاتا ہے: تبدیلی بتدریج اور مکمل طور پر قابلِ واپسی ہو جاتی ہے۔ کھلے سمندر کی زیادہ واضح تہہ بندی بھی کھڑکی کو سکیڑ دیتی ہے یہاں تک کہ وہ غائب ہو جائے۔ افقی لزوجت (horizontal viscosity) کو، جو ایک اندرونی رگڑ ہے جسے ماڈل ساز بہت کم پابندیوں کے ساتھ مقرر کرتے ہیں، پانچ گنا بڑھانا یا گھٹانا بھی کھڑکی کو تنگ کر دیتا ہے۔ مصنفین کے مطابق اس سے یہ وضاحت ہو سکتی ہے کہ پچھلے مطالعات میں اختلاف کیوں تھا۔

پگھلاؤ پر نہیں، تھرموکلائن پر نظر رکھیے

اس تبدیلی کی ایک واضح نشانی ہے: تھرموکلائن (thermocline)، یعنی اوپر کی ہلائی گئی ٹھنڈی تہہ اور نیچے کی گرم تر تہہ کے درمیان سرحد۔ خلا ٹھیک اس وقت ٹھنڈا ہوتا ہے جب ہلائی گئی تہہ سمندر کی تہہ تک پہنچ جائے، اور دوبارہ گرم اس وقت جب تھرموکلائن اس سے اوپر اٹھ جائے۔ ٹھنڈے کی طرف تبدیلی سے پہلے تھرموکلائن کی گہرائی زیادہ سے زیادہ ڈگمگاتی ہے؛ واپس گرم کی طرف تبدیلی سے پہلے گرم گہرا پانی زیادہ سے زیادہ بار اندر سرک آتا ہے۔ پگھلاؤ کی شرح نے خود کوئی کارآمد پیشگی انتباہ نہیں دیا۔

پگھلاؤ تو دو مختلف قوانین کی بھی پیروی کرتا ہے: گرم حالت میں تقریباً کھلے سمندر کے پانی کے درجۂ حرارت کی مقامی نقطۂ انجماد (−2.33 °C) سے زیادتی کے مربع کے مطابق، اور ٹھنڈی حالت میں سادہ تناسب کے مطابق۔ ہو سکتا ہے کہ کھلے سمندر کے حالات سے پگھلاؤ کا اندازہ لگانے کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والے مربعی قانون والے فارمولے ہمیشہ لاگو نہ ہوں۔

نہ ہوا، نہ اصل سمندری تہہ

یہ نہر سمندری تہہ کی گہری کھائیوں، ہواؤں، سمندری برف کے ساتھ باہمی ربط، براعظمی چبوترے (continental shelf) کے کنارے اور ہمسایہ برفانی تختوں کے پگھلے ہوئے پانی کو شامل نہیں کرتی۔ مصنفین نوٹ کرتے ہیں کہ پائن آئی لینڈ (Pine Island)، ایمری (Amery) اور فلشنر (Filchner) جیسے حقیقی برفانی تختوں کے اگلے کناروں کے قریب گردابی دھارے موجود ہیں، جو انہیں ناقابلِ واپسی تبدیلیوں کے لیے زیادہ حساس بنا سکتے ہیں۔ ماڈل میں دس دس سال کے قدم ایک مکمل تبدیلی کے لیے کافی تھے؛ ایک حقیقی خلا کو کتنا وقت لگے گا، یہ سوال مطالعہ کھلا چھوڑ دیتا ہے۔