तापमान व्युत्क्रमण: प्रकार एवं मौसम पर प्रभाव (Temperature Inversion: Types & Effects on Weather)

तापमान व्युत्क्रमण क्या है?(What is Temperature Inversion?)

सामान्य परिस्थितियों में, क्षोभमंडल में ऊंचाई बढ़ने के साथ तापमान आमतौर पर प्रत्येक 165 मीटर पर 1 डिग्री की दर से घटता है। इसे  सामान्य ह्रास दर कहा जाता है , लेकिन कुछ अवसरों पर स्थितियाँ उलट जाती हैं और तापमान कम होने के बजाय ऊँचाई के साथ बढ़ने लगता है। इसे तापमान व्युत्क्रमण कहते हैं।

हालाँकि पर्यावरणीय गिरावट की दर जगह-जगह और समय-समय पर भिन्न-भिन्न होती है, विशेष रूप से क्षोभमंडल के सबसे निचले कुछ सौ मीटर में, तापमान परिवर्तन की औसत दर लगभग 6.5°C प्रति 1000 मीटर (3.6°F 1000 फीट) है। इसे औसत चूक दर , या क्षोभमंडल के भीतर औसत ऊर्ध्वाधर तापमान प्रवणता कहा जाता है।

औसत चूक दर हमें बताती है कि यदि एक थर्मामीटर पिछले माप से 1000 मीटर ऊपर तापमान मापता है, तो रीडिंग औसतन 6.5 डिग्री सेल्सियस कम होगी। इसके विपरीत, यदि दूसरा माप पहले से 1000 मीटर नीचे किया जाता है, तो तापमान लगभग 6.5 डिग्री सेल्सियस अधिक गर्म होगा।

तापमान व्युत्क्रमण या थर्मल व्युत्क्रमण (Temperature Inversion or Thermal inversion)

आमतौर पर, जैसे-जैसे हम सतह से क्षोभमंडल में ऊपर जाते हैं , ऊंचाई बढ़ने के साथ तापमान घटता जाता है। लेकिन कभी-कभी स्थानीय परिस्थितियों के कारण तापमान कम होने के बजाय ऊंचाई के साथ बढ़ जाता है। इस घटना को तापमान व्युत्क्रमण (थर्मल व्युत्क्रमण ) कहा जाता है। इसे नकारात्मक चूक दर के रूप में भी जाना जाता है ।

यह क्षोभमंडल में तापमान के सामान्य व्यवहार का उलट है । इस मौसम संबंधी घटना के तहत ठंडी हवा की परत के ऊपर गर्म हवा की एक परत होती है।

यह वायुमंडलीय परिस्थितियों में होता है जबकि कभी-कभी, यह  हवा की क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर गति के कारण होता है।

तापमान व्युत्क्रमण आमतौर पर छोटी अवधि का होता है लेकिन फिर भी काफी सामान्य है।

तापमान व्युत्क्रमण के प्रभाव (Effects of temperature inversion)

तापमान का व्युत्क्रमण और उसकी अवधि उसके घटित होने वाले क्षेत्र के समाज और अर्थव्यवस्था पर प्रतिकूल प्रभाव डालती है । तापमान व्युत्क्रमण के कुछ महत्वपूर्ण परिणाम हैं –

कोहरे की घटना: जमीन के संपर्क में बादल (कोहरा) विकसित होते हैं और दृश्यता आमतौर पर 1 किमी से कम तक सीमित होती है। शहरी क्षेत्रों में कोहरा, धुंए के साथ मिलकर स्मॉग का रूप ले लेता है। जहां कोहरा फसलों के लिए हानिकारक है, वहीं स्मॉग को स्वास्थ्य के लिए खतरा माना जाता है। 1952 में लंदन में स्मॉग से करीब 4000 लोगों की मौत हो गई थी. सर्दियों के मौसम में दिल्ली और उत्तर भारत के बड़े शहरों में सांस लेने में तकलीफ, अस्थमा और ब्रोंकाइटिस आदि आम समस्याएं हैं।

सड़क दुर्घटनाएँ: धूल और धुएँ के कणों के जमा होने के कारण व्युत्क्रम के नीचे दृश्यता बहुत कम हो सकती है। कोहरे के दौरान कम दृश्यता के कारण सड़क, रेलवे और हवाई दुर्घटनाओं की आवृत्ति बढ़ जाती है। रेलगाड़ियाँ और उड़ानें अक्सर विलंबित होती हैं।

फसलों को नुकसान: गेहूं, जौ, सरसों, सब्जियां, मिर्च, आलू आदि जैसी सर्दियों की फसलों को गंभीर नुकसान होता है। भारत के उत्तरी मैदानी भागों में गन्ने की फसल। खासकर यूपी, पंजाब और हरियाणा में रेड रॉड की बीमारी विकसित होती है, जिससे शुगर की मात्रा कम हो जाती है।

वनस्पति: तापमान के व्युत्क्रमण से बाग-बगीचों पर गहरा प्रभाव पड़ता है। आल्प्स पर्वत की निचली घाटियाँ लगभग बस्तियों से रहित हैं, जबकि ऊपरी ढलानों पर आबादी रहती है।

बादल: उन क्षेत्रों में जहां स्पष्ट निम्न-स्तरीय व्युत्क्रमण मौजूद है, संवहनशील बादल   वर्षा उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त ऊंचाई तक नहीं बढ़ पाते हैं ।

दैनिक परिवर्तन: व्युत्क्रम तापमान में दैनिक परिवर्तन को भी प्रभावित करते हैं। दैनिक भिन्नताएँ बहुत  छोटी होती हैं ।

तापमान व्युत्क्रमण के लिए आदर्श स्थितियाँ (Ideal Conditions For Temperature Inversion)

1. लंबी रातें, ताकि बाहर जाने वाला विकिरण आने वाले विकिरण से अधिक हो।
2. साफ़ आसमान, जो विकिरण के निर्बाध निकास की अनुमति देता है।
3. शांत और स्थिर हवा, ताकि निचले स्तरों पर कोई ऊर्ध्वाधर मिश्रण न हो।

तापमान व्युत्क्रमण के प्रकार (Types of Temperature Inversion)

1. ललाट व्युत्क्रमण (Frontal inversion)
2. इंटरमोंटेन घाटी में तापमान में व्युत्क्रमण (Temperature Inversion in Intermontane Valley)
3. भूमि व्युत्क्रमण (Ground Inversion)
4. अवतलन व्युत्क्रमण (Subsidence Inversion)
5. समुद्री व्युत्क्रमण (Marine Inversion)

1. ललाट व्युत्क्रमण

• यह हवा की क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर गति के कारण होता है। शीतोष्ण चक्रवात गर्म पछुआ हवाओं और ठंडी ध्रुवीय हवा के अभिसरण से बनते हैं, और इस प्रकार गर्म हवा ठंडी हवा पर हावी हो जाती है। ऊपर गर्म हवा और नीचे ठंडी हवा की उपस्थिति सामान्य ह्रास दर को उलट देती है और तापमान में व्युत्क्रमण होता है।
• इस प्रकार के व्युत्क्रमण में काफी ढलान होती है, जबकि अन्य व्युत्क्रमण लगभग क्षैतिज होते हैं। इसके अलावा, आर्द्रता अधिक हो सकती है, और बादल इसके ठीक ऊपर मौजूद हो सकते हैं।
• इस प्रकार का व्युत्क्रमण अस्थिर होता है और मौसम बदलते ही नष्ट हो जाता है।

2. इंटरमोंटेन घाटी में तापमान व्युत्क्रमण (वायु जल निकासी प्रकार व्युत्क्रमण)

• कभी-कभी, ऊंचाई के साथ हवा की निचली परतों में तापमान कम होने के बजाय बढ़ जाता है। यह  आमतौर पर ढलान वाली सतह पर होता है।
• यहां, सतह तेजी से गर्मी वापस अंतरिक्ष में भेजती है और ऊपरी परतों की तुलना में तेज दर से ठंडी होती है। परिणामस्वरूप निचली ठंडी परतें संघनित होकर भारी हो जाती हैं।
• नीचे की ढलान वाली सतह उन्हें नीचे की ओर ले जाती है जहां ठंडी परत कम तापमान वाले क्षेत्र के रूप में बस जाती है जबकि ऊपरी परत अपेक्षाकृत गर्म होती है।
• तापमान के सामान्य ऊर्ध्वाधर वितरण के विपरीत इस स्थिति को तापमान व्युत्क्रमण के रूप में जाना जाता है।
• दूसरे शब्दों में, तापमान व्युत्क्रमण के दौरान ऊर्ध्वाधर तापमान उल्टा हो जाता है।
• इस प्रकार का तापमान व्युत्क्रमण मध्य और उच्च अक्षांशों में बहुत प्रबल होता है। यह ऊंचे पहाड़ों या गहरी घाटियों वाले क्षेत्रों में भी मजबूत हो सकता है।

3. भूमि व्युत्क्रमण (सतह तापमान व्युत्क्रमण)

• जमीनी उलटाव तब विकसित होता है जब ठंडी सतह के संपर्क में आने से हवा ठंडी हो जाती है जब तक कि यह ऊपरी वायुमंडल की तुलना में ठंडा न हो जाए; ऐसा अक्सर साफ रातों में होता है जब विकिरण से जमीन तेजी से ठंडी हो जाती है। यदि सतही हवा का तापमान उसके ओस बिंदु से नीचे चला जाता है, तो कोहरा हो सकता है।
• इस प्रकार का तापमान व्युत्क्रमण उच्च अक्षांशों में बहुत आम है।
• निचले और मध्य अक्षांशों में सतह के तापमान में उलटाव ठंडी रातों के दौरान होता है और दिन के दौरान नष्ट हो जाता है।
• हालाँकि, यह उलटापन सूर्योदय के साथ गायब हो जाता है। सतह व्युत्क्रमण की अवधि और ऊँचाई ध्रुव की ओर बढ़ती है। ज़मीन की सतह के व्युत्क्रमण के लिए निम्नलिखित स्थितियाँ आवश्यक हैं:
  • लंबी सर्दियों की रातें, बादल रहित शांत आसमान
  • शुष्क हवा और कम सापेक्ष आर्द्रता
  • शांत वातावरण या हवा की धीमी गति बर्फ से ढकी सतह

4. अवतलन व्युत्क्रमण (ऊपरी सतह तापमान व्युत्क्रमण)

• जब वायु की व्यापक परत नीचे उतरती है तो अवतलन व्युत्क्रमण विकसित होता है।
• वायुमंडलीय दबाव में वृद्धि के परिणामस्वरूप परत संकुचित और गर्म हो जाती है, और परिणामस्वरूप, तापमान की ह्रास दर कम हो जाती है।
• यदि वायु द्रव्यमान काफी नीचे चला जाता है, तो अधिक ऊंचाई पर हवा कम ऊंचाई की तुलना में गर्म हो जाती है, जिससे तापमान में उलटाव पैदा होता है।
• सर्दियों में उत्तरी महाद्वीपों (शुष्क वातावरण) और उपोष्णकटिबंधीय महासागरों में धंसाव व्युत्क्रमण आम हैं; इन क्षेत्रों में आम तौर पर हवा कम होती है क्योंकि वे बड़े उच्च दबाव वाले केंद्रों के अंतर्गत स्थित होते हैं।
• इस तापमान व्युत्क्रमण को ऊपरी सतह तापमान व्युत्क्रमण कहा जाता है क्योंकि यह वायुमंडल के ऊपरी भागों में होता है।

5. समुद्री व्युत्क्रमण

ऐसा तब होता है जब समुद्र से उत्पन्न होने वाली ठंडी, नम हवा हमारी प्रचलित पश्चिमी हवाओं द्वारा भूमि पर प्रवाहित होती है । इस हवा का ठंडा तापमान इसे सघन बनाता है, इसलिए यह बेसिन के ऊपर मौजूद गर्म, शुष्क हवा के नीचे आसानी से बहती है। 

• समुद्री व्युत्क्रमण जल के बड़े निकायों के पास के स्थानों में होते हैं, विशेषकर वसंत ऋतु में जब पानी सबसे अधिक ठंडा होता है।
• जब हवा पानी के इन बड़े पिंडों के ऊपर से गुजरती है, तो हवा से पानी में प्रवाहित होने वाली गर्मी से यह ठंडी हो जाती है।
• यह ठंडी हवा जमीन के ऊपर मौजूद गर्म हवा के नीचे अंतर्देशीय प्रवाहित होती है, जिससे उलटा स्थिति पैदा होती है।

तापमान व्युत्क्रमण के आर्थिक निहितार्थ (Economic Implications of Temperature Inversion)

• कभी-कभी, घाटी के तल पर हवा का तापमान हिमांक बिंदु से नीचे पहुंच जाता है, जबकि अधिक ऊंचाई पर हवा अपेक्षाकृत गर्म रहती है। परिणामस्वरूप, निचली ढलानों वाले पेड़ पाले से काटे जाते हैं, जबकि ऊंचे स्तर वाले पेड़ इससे मुक्त रहते हैं।
• तापमान के व्युत्क्रमण के कारण, धूल के कण और धुआं जैसे वायु प्रदूषक घाटी की तलहटी में नहीं फैलते हैं।
• इन कारकों के कारण, अंतरपर्वतीय घाटियों में घर और खेत आम तौर पर ऊपरी ढलानों पर स्थित होते हैं, जिससे घाटी के ठंडे और धुंधले तल से बचा जा सकता है। उदाहरण के लिए, ब्राज़ील के कॉफ़ी उत्पादक और भारत में हिमालय के पर्वतीय राज्यों के सेब उत्पादक और होटल व्यवसायी निचली ढलानों से बचते हैं।
• कोहरे से दृश्यता कम हो जाती है जिससे वनस्पति और मानव बस्तियाँ प्रभावित होती हैं।
• स्थिर स्थितियों के कारण कम वर्षा।

यूपीएससी प्रश्न

1. मौसम विज्ञान में “तापमान व्युत्क्रमण” की घटना से आप क्या समझते हैं? इसका उस स्थान के मौसम और निवासियों पर क्या प्रभाव पड़ता है?

1. इसमें वायुमंडल का लगभग 99% जलवाष्प और एरोसोल शामिल हैं।
2. यह उष्ण कटिबंध में 12 मील तक गहरा और ध्रुवीय क्षेत्रों के पास उथला, गर्मियों में 4.3 मील और सर्दियों में अस्पष्ट होता है।
3. ट्रोपोपॉज़ तापमान व्युत्क्रमण का क्षेत्र है।

उपरोक्त कथनों में से कौन सा/से सही है/हैं?

(ए) केवल 1
(बी) केवल 2
(सी) 1 और 3
(डी) ये सभी

उत्तर: (d)
स्पष्टीकरण:  क्षोभमंडल पृथ्वी के वायुमंडल का सबसे निचला भाग है। इसमें वायुमंडल का लगभग 80% द्रव्यमान और 99% जलवाष्प और एरोसोल शामिल हैं। क्षोभमंडल और समतापमंडल के बीच की सीमा, जिसे ट्रोपोपॉज़ कहा जाता है, एक तापमान व्युत्क्रम क्षेत्र है।

(ए) दिन के समय संवहन से हवा का मिश्रण होता है और इसलिए, हवा सतह के पास फैल जाती है।
(बी) तापमान व्युत्क्रमण ऊपरी परत से निचली परत तक हवा के किसी भी आदान-प्रदान को रोकता है
(सी) दिन के दौरान कोरिओलिस विक्षेपण आईडी अधिक होता है
(डी) रात के समय स्थितियां काफी खराब होती हैं

उत्तर: (b)

स्पष्टीकरण:  तापमान व्युत्क्रमण ऊंचाई के साथ तापमान में वृद्धि है। तापमान व्युत्क्रमण के दौरान, सामान्य ऊर्ध्वाधर तापमान प्रवणता इस प्रकार उलट जाती है कि पृथ्वी की सतह के पास हवा ठंडी हो जाती है। सतह के निकट ठंडी हवा स्थिर रहेगी और किसी भी ऊपर और पार्श्व गति को रोकती है। यह टोपी के रूप में कार्य करके संवहन को दबा देता है।

A.  क्षैतिज
B.  बाएँ और दाएँ
C.  क्षैतिज
D.  नीचे और ऊपर की ओर

उत्तर: (d)